Введение
Сила химической связи
In chemistry, bond energy (BE) is one measure of the strength of a chemical bond. It is sometimes called the mean bond, bond enthalpy, average bond enthalpy, or bond strength. IUPAC defines bond energy as the average value of the gas phase bond dissociation energy (usually at a temperature of 298.15 K) for all bonds of the same type within the same chemical species. The bond dissociation energy (enthalpy) is also referred to as bond disruption energy, bond energy, bond strength, or binding energy (abbreviation: BDE, BE, or D). It is defined as the standard enthalpy change of the following fission: R—X → R + X. The BDE, denoted by Dº(R—X), is usually derived by the thermochemical equation,
This equation tells us that the BDE for a given bond is equal to the energy of the individual components that make up the bond when they are free and unbonded minus the energy of the components when they are bonded together. These energies are given by the enthalpy of formation ΔHfº of the components in each state. The enthalpy of formation of a large number of atoms, free radicals, ions, clusters and compounds is available from the websites of NIST, NASA, CODATA, and IUPAC. Most authors use the BDE values at 298.15 K.
For example, the carbon–hydrogen bond energy in methane BE(C–H) is the enthalpy change (∆H) of breaking one molecule of methane into a carbon atom and four hydrogen radicals, divided by four. The exact value for a certain pair of bonded elements varies somewhat depending on the specific molecule, so tabulated bond energies are generally averages from a number of selected typical chemical species containing that type of bond.
В химии энергия связи (BE) является одной из мер прочности химической связи. Её иногда называют средней энергией связи, энтальпией связи, средней энтальпией связи или прочностью связи. IUPAC определяет энергию связи как среднее значение энергии диссоциации связи в газовой фазе (обычно при температуре 298,15 К) для всех связей одного и того же типа в пределах одного и того же химического вида. Энергия диссоциации связи (энтальпия) также называется энергией разрыва связи, энергией связи, прочностью связи или энергией связывания (сокращения: BDE, BE или D). Она определяется как стандартное изменение энтальпии следующего расщепления: R—X → R + X. BDE, обозначаемая Dº(R—X), обычно выводится с помощью термохимического уравнения.
In chemistry, bond energy (BE) is one measure of the strength of a chemical bond. It is sometimes called the mean bond, bond enthalpy, average bond enthalpy, or bond strength. IUPAC defines bond energy as the average value of the gas phase bond dissociation energy (usually at a temperature of 298.15 K) for all bonds of the same type within the same chemical species. The bond dissociation energy (enthalpy) is also referred to as bond disruption energy, bond energy, bond strength, or binding energy (abbreviation: BDE, BE, or D). It is defined as the standard enthalpy change of the following fission: R—X → R + X. The BDE, denoted by Dº(R—X), is usually derived by the thermochemical equation,
This equation tells us that the BDE for a given bond is equal to the energy of the individual components that make up the bond when they are free and unbonded minus the energy of the components when they are bonded together. These energies are given by the enthalpy of formation ΔHfº of the components in each state. The enthalpy of formation of a large number of atoms, free radicals, ions, clusters and compounds is available from the websites of NIST, NASA, CODATA, and IUPAC. Most authors use the BDE values at 298.15 K.
For example, the carbon–hydrogen bond energy in methane BE(C–H) is the enthalpy change (∆H) of breaking one molecule of methane into a carbon atom and four hydrogen radicals, divided by four. The exact value for a certain pair of bonded elements varies somewhat depending on the specific molecule, so tabulated bond energies are generally averages from a number of selected typical chemical species containing that type of bond.
Это уравнение показывает, что BDE для данной связи равна энергии отдельных компонентов, составляющих связь, когда они находятся в свободном и несвязанном состоянии, минус энергия компонентов, когда они связаны вместе. Эти энергии задаются энтальпией образования ΔHfº компонентов в каждом состоянии. Энтальпия образования большого количества атомов, свободных радикалов, ионов, кластеров и соединений доступна на веб-сайтах NIST, NASA, CODATA и IUPAC. Большинство авторов используют значения BDE при 298,15 K.
In chemistry, bond energy (BE) is one measure of the strength of a chemical bond. It is sometimes called the mean bond, bond enthalpy, average bond enthalpy, or bond strength. IUPAC defines bond energy as the average value of the gas phase bond dissociation energy (usually at a temperature of 298.15 K) for all bonds of the same type within the same chemical species. The bond dissociation energy (enthalpy) is also referred to as bond disruption energy, bond energy, bond strength, or binding energy (abbreviation: BDE, BE, or D). It is defined as the standard enthalpy change of the following fission: R—X → R + X. The BDE, denoted by Dº(R—X), is usually derived by the thermochemical equation,
This equation tells us that the BDE for a given bond is equal to the energy of the individual components that make up the bond when they are free and unbonded minus the energy of the components when they are bonded together. These energies are given by the enthalpy of formation ΔHfº of the components in each state. The enthalpy of formation of a large number of atoms, free radicals, ions, clusters and compounds is available from the websites of NIST, NASA, CODATA, and IUPAC. Most authors use the BDE values at 298.15 K.
For example, the carbon–hydrogen bond energy in methane BE(C–H) is the enthalpy change (∆H) of breaking one molecule of methane into a carbon atom and four hydrogen radicals, divided by four. The exact value for a certain pair of bonded elements varies somewhat depending on the specific molecule, so tabulated bond energies are generally averages from a number of selected typical chemical species containing that type of bond.
Например, энергия углерод-водородной связи в метане BE(C–H) – это изменение энтальпии (∆H) при разрыве одной молекулы метана на атом углерода и четыре водородных радикала, деленное на четыре. Точное значение для определенной пары связанных элементов несколько варьируется в зависимости от конкретной молекулы, поэтому табличные энергии связи обычно являются средними значениями, полученными для ряда выбранных типичных химических видов, содержащих этот тип связи.
In chemistry, bond energy (BE) is one measure of the strength of a chemical bond. It is sometimes called the mean bond, bond enthalpy, average bond enthalpy, or bond strength. IUPAC defines bond energy as the average value of the gas phase bond dissociation energy (usually at a temperature of 298.15 K) for all bonds of the same type within the same chemical species. The bond dissociation energy (enthalpy) is also referred to as bond disruption energy, bond energy, bond strength, or binding energy (abbreviation: BDE, BE, or D). It is defined as the standard enthalpy change of the following fission: R—X → R + X. The BDE, denoted by Dº(R—X), is usually derived by the thermochemical equation,
This equation tells us that the BDE for a given bond is equal to the energy of the individual components that make up the bond when they are free and unbonded minus the energy of the components when they are bonded together. These energies are given by the enthalpy of formation ΔHfº of the components in each state. The enthalpy of formation of a large number of atoms, free radicals, ions, clusters and compounds is available from the websites of NIST, NASA, CODATA, and IUPAC. Most authors use the BDE values at 298.15 K.
For example, the carbon–hydrogen bond energy in methane BE(C–H) is the enthalpy change (∆H) of breaking one molecule of methane into a carbon atom and four hydrogen radicals, divided by four. The exact value for a certain pair of bonded elements varies somewhat depending on the specific molecule, so tabulated bond energies are generally averages from a number of selected typical chemical species containing that type of bond.
Энергия связи против энергии диссоциации связи
Энергия связи (BE) – это среднее значение энергий разрыва связи одного типа во всех связях данной молекулы. Энергии разрыва связи для нескольких различных связей одного типа могут различаться даже в пределах одной молекулы. Например, молекула воды состоит из двух O–H связей, соединенных в структуру H–O–H. Энергия связи для H2O – это средняя энергия, необходимая для последовательного разрыва каждой из двух O–H связей:
Хотя обе связи эквивалентны в исходной симметричной молекуле, энергия разрыва связи кислород-водородная немного меняется в зависимости от того, связан ли с атомом кислорода другой атом водорода. Таким образом, энергия связи молекулы воды составляет 461,5 кДж/моль (110,3 ккал/моль). При разрыве связи связывающая электронная пара разделяется поровну между продуктами. Этот процесс называется гомолитическим разрывом связи (гомолитическое расщепление; гомолиз) и приводит к образованию радикалов.
Прогнозирование прочности связи по радиусу
Силу связи можно оценить, сравнив атомные радиусы атомов, образующих связь, с длиной самой связи. Например, атомный радиус бора оценивается в 85 пм, а длина связи B–B в B2Cl4 составляет 175 пм. Деление длины этой связи на сумму радиусов атомов бора дает отношение, равное
Это отношение немного больше 1, что указывает на то, что сама связь немного длиннее ожидаемого минимального перекрытия валентных электронных облаков двух атомов бора. Таким образом, можно заключить, что эта связь является довольно слабой одинарной связью. В другом примере атомный радиус рения составляет 135 пм. Этот метод определения наиболее полезен для соединений, связанных ковалентной связью.
Факторы, влияющие на энергию ионной связи
В ионных соединениях электроотрицательность двух атомов, образующих химическую связь, оказывает существенное влияние на энергию этой связи. Степень этого влияния описывается энергией кристаллической решетки соединения, при этом более отрицательное значение энергии решетки соответствует более сильному притяжению между ионами. Как правило, чем больше разница в электроотрицательности, тем сильнее ионная связь. Например, соединение хлорид натрия (NaCl) имеет энергию решетки 786 кДж/моль при разнице электроотрицательности между натрием и хлором, равной 2,23. В то же время, соединение йодид натрия (NaI) обладает меньшей энергией решетки – 704 кДж/моль, и аналогично меньшей разницей электроотрицательности между натрием и йодом, равной 1,73.