Energija disocijacije veze

Energija razlaganja hemijske veze (BDE), energija disicijacije veze ili D0 je mera snage hemijske veze. Može biti definisana kao standardna entalpijska promena kada se veze raskidaju putem homolize,[1] sa reaktantima i proizvodima na K=0 (apsolutnoj nuli). Na primer, energija razlaganja C–H veze u etanu (C2H6) je određena procesom:

CH3CH2–H → CH3CH2• + H

D0 = ΔH = 101,1 kcal/mol = 423.0 kJ/mol = 4.40 eV (po vezi)

Definicija BDE i srodnih parametara

Energija raskidanja hemijske veze se ponekad označava i kao entalpija disocijacije veze (ili vezna entalpija), ali ovi termini nisu striktni ekvivalenti, kao što se kasnija obično navodi za gornju entalpijsku reakciju na 298 K (standardni uslovi), umesto na 0 K. To se razlikuje od D0 za oko 1,5 kcal/mol (6 kJ/mol), u slučaju veze sa vodonikom u velikim organskim molekulima.[2] Ipak, termin energija razlaganja veze i simbol Do često se upotrebljavaju i za reakciju entlapije na 298 K.[3]

Odnos BDE - energija veze

Izuzev diatomskih molekula, energija razlaganje veze se razlikuje od energije veze, proseka koji se izračunava iz zbira energija razlaganja svih veza u molekulu.[4]

Na primer, veza H O–H, u molekulu vode (H–O–H) ima 493,4 kJ/mol energije razlaganja, a potrebno je 424,4 kJ/mol da se raskine ostatak veze O–H. Energija kovalentne veze O–H u vodi je 458,9 kJ/mol, koja je prosek tih iznosa. Disocijacijska energija vodonikove veze u vodi je oko 23 kJ/mol.[5]

Na isti način, za uklanjanje uzastopnih atoma vodika iz metanskih veza, energije razlaganja veze su: 104 kcal/mol (435 kJ/mol), za D(CH3–H) 106 kcal/mol (444 kJ/mol) za D(CH2–H): 106 kcal/mol (444 kJ/mol), za D(CH–H) i konačno 81 kcal/mol (339 kJ/mol) za D(C–H). Energija veze je, tako, 99 kcal/mol ili 414 kJ/mol (prosečna energija disocijacije veza). Treba uočiti da je C-H BDE 99 kcal/mol.

Nakon disocijacije, ako se formiraju nove veze većih energija raskidanja veze, ovi proizvodi su na nižim entalpijama, javlja se neto gubitak energije, a time je i ukupni proces egzoterman. Konkretno, pretvaranje slabe dvostruke veze u O2 u jaču vezu u CO2 i H2O daje egzotermno sagorevanje.[6]

Homolitsko ili heterolitsko razlaganje

Veze se mogu raskinuti simetično ili asimetrično. Prvo se zove homoliza i osnova je za obične BDE. Asimetrično razlaganje veza se zove heteroliza. Za molekulski vodonik, alternative su:

H2 → 2 H•ΔH = 104 kcal/mol (vidi tabelu ispod)
H2 → H+ + H− ΔH = 66 kcal/mol (u vodi)

Bromougljenici su često labilni i upotrebljivi za gašenje požara.

Veza Opis veze Energija raskidanja veze
(298 K) 		Napomena
(kcal/mol) (kJ/mol) (eV)
C–C C–C veza 83–85 347–356 3,60–3,69 Jaka, ali slabija od C–H veze
Cl–Cl Hlor 58 242 2,51 Označeno žućkastom bojom ovog gasa
Br–Br Brom 46 192 1,99 Označeno smećkastom bojom Br2
izvora Br. radikala
I–I Jod 36 151 1,57 Označeno purpurastom bojom I2
izvora I. radikala
H–H Vodonik 104 436 4,52 Jaka, nepolarizirajuća veza
razloživa samo metalima i jakim oksidansima
O–H Hidroksil 110 460 4,77 Nešto jača od C–H veze
O=O Kiseonik 119 498 5,15 Jača nego jednostruke veze,
slabija nego mnoge dvostruke veze
N≡N Azot 226 945 9,79 Jedna od najjačih veza
velika energija aktivacije u proizvodnja amonijaka

Navedeni podaci pokazuju kako prednosti veza variraju u odnosu na periodni sistem. Postoji veliki interes, posebno u organskoj hemiji, za relativne snage veza u okviru date grupe spojeva.

Veza Opis veze Energija raskidanja veze
(298 K) 		Napomena
(kcal/mol) (kJ/mol)
H3C–H Metilna C–H veza 105 439 Jedana od najjačih alifatskih C–H veza
C2H5-H Etilna C–H veza 101 423 Nešto slabija od H3C–H
(CH3)3C–H Tercijarna C–H veza 96,5 404 Tercijarni radikali su stabilizirani
CH2CH–H Vinilna C–H veza 111 464 Vinil radikali su retki
HC2-H Acetilenska C–H veza 133 556 Acetilenski radikali su veoma retki
C6H5-H Fenilna C–H veza 113 473 Poredive sa vinil radikalima, retke
CH2CHCH2-H Alilna C–H veza 89 372 Takve veze ispoljavaju pojačanu reaktivnost
C6H5CH2-H Benzilna C–H veza 90 377 Akin- alil C–H veze
Takve veze ispoljavaju pojačanu reaktivnost
H3C–CH3 Alkanska C–C veza 83–85 347–356 Mnogo slabija od C–H veze
H2C=CH2 Alkenska C=C veza 146–151 611–632 Oko 2x jača C–C jednostruke veze
HC≡CH Alkinska C≡C trostruka veza 200 837 Oko 2,5x jača od C–C jednostruke veze

Vidi još

Reference

  1. ^ Gold Book (1994): Bond dissociation energy |file=B00699.
  2. ^ Blanksby, S. J.; Ellison, G. B. (2003). „Bond Dissociation Energies of Organic Molecules”. Acc. Chem. Res. 36 (4): 255—263. PMID 12693923. doi:10.1021/ar020230d. 
  3. ^ Darwent, B. deB. (1970). "Bond Dissociation Energies in Simple Molecules" Nat. Stand. Ref. Data Ser., Nat. Bur. Stand. (U.S.) 31, 52 pages.
  4. ^ Morrison & Boyd Organic Chemistry 4th Ed. ISBN 978-0-205-05838-9.
  5. ^ Principles of biochemistry by Albert L. Lehninger, David Lee Nelson, Michael M. Cox; edition 4. стр. 48 [1]
  6. ^ Schmidt-Rohr, K. (2015). "Why Combustions Are Always Exothermic, Yielding About 418 kJ per Mole of O2" J. Chem. Educ., 92: 2094-2099.. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00333.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)