Diskusinio klausimo apie obligacijų energiją pavyzdys
Pendahuluanas
Ryšio energija yra pagrindinė chemijos sąvoka, padedanti suprasti energiją, reikalingą ryšiui molekulėje nutraukti. Paprastai tariant, ryšio energija yra energijos kiekis, reikalingas dviem molekulėje sujungtiems atomams atskirti į atskirus atomus. Šiame straipsnyje mes suprasime ryšio energijos sąvoką per keletą pavyzdžių ir jų aptarimą.
Obligacijų energijos koncepcija
Ryšio energija išreiškiama kilodžauliais moliui (kJ/mol), ir kiekvienas cheminio ryšio tipas turi skirtingą ryšio energiją. Pavyzdžiui, viengubo C-H (anglies-vandenilio) ryšio energija skiriasi nuo dvigubo C=O (anglies-deguonies) ryšio energijos.
Paprastai reakcijos entalpijos pokyčiui (\(\DeltaH\)) apskaičiuoti, atsižvelgiant į ryšių energijas, naudojama lygtis:
\[
\Delta H = \Sigma D_{\text{reagentai}} – \Sigma D_{\text{produktai}}
\]
Kur \(D_{\text{reactants}}\) ir \(D_{\text{products}}\) yra reagentuose ir produktuose esančios ryšių energijos. Kitaip tariant, reagentų ryšių energijų suma atėmus produktų ryšių energijų sumą.
Pavyzdiniai klausimai ir diskusija
1 klausimas
Yra žinoma, kad šių jungčių vidutinė jungties energija yra:
– HH jungtis: 436 kJ/mol
– O=O jungtis: 498 kJ/mol
– HO jungtis: 463 kJ/mol
Apskaičiuokite šios reakcijos entalpijos pokytį (\(\DeltaH\)):
\[
2H_2(g) + O_2(g) \rodyklė dešinėn 2H_2O(g)
\]
Diskusija:
Pirmas žingsnis yra parašyti reakciją ir suskaičiuoti jungčių, esančių reagentuose ir produktuose, skaičių.
Reagentams:
– 2 \(H_2\) molekulės reiškia, kad yra 2 HH jungtys
– 1 \(O_2\) molekulė reiškia, kad yra 1 O=O jungtis
Produktams:
– 2 \(H_2O\) molekulės reiškia 4 HO jungtis
Bendra reagentų jungčių energija:
\[
2 × ∫{Ryšio energija HH} + 1 × ∫{Ryšio energija O=O}
\]
\[
= 2 x 436 + 1 x 498
\]
\[
= 872 + 498
\]
\[
= 1370 kJ/mol
\]
Bendra jungties energija produkte:
\[
4 kartus \text{HO jungties energija}
\]
\[
= 4 x 463
\]
\[
= 1852 kJ/mol
\]
Entalpijos pokytis (\(\Delta H\)):
\[
\Delta H = \Sigma D_{\text{reagentai}} – \Sigma D_{\text{produktai}}
\]
\[
= 1370 \tekstas{ kJ/mol} – 1852 \tekstas{ kJ/mol}
\]
\[
= -482 kJ/mol
\]
Taigi, reakcijos entalpijos pokytis yra \(-482\) kJ/mol.
2 klausimas
Daroma prielaida, kad žinomos šios ryšių energijos:
– CH₃ jungtis: 414 kJ/mol
– C=C jungtis: 612 kJ/mol
– HH jungtis: 436 kJ/mol
Apskaičiuokite šios reakcijos entalpijos pokytį (\(\DeltaH\)):
\[
C_2H_4(g) + H_2(g) \rodyklė dešinėn C_2H_6(g)
\]
Diskusija:
Pirmas žingsnis yra parašyti reakciją ir suskaičiuoti jungčių, esančių reagentuose ir produktuose, skaičių.
Reagentams:
– 1 \(C_2H_4\) (etileno) molekulė turi 4 CH ryšius ir 1 C=C ryšį
– 1 \(H_2\) molekulė turi 1 HH ryšį
Produktams:
– 1 \(C_2H_6\) (etano) molekulė turi 6 CH ryšius ir 1 CC ryšį
Bendra reagentų jungčių energija:
\[
4 × ∫{Ryšio energija CH} + 1 × ∫{Ryšio energija C=C} + 1 × ∫{Ryšio energija HH}
\]
\[
= 4 × 414 + 1 × 612 + 1 × 436
\]
\[
= 1656 + 612 + 436
\]
\[
= 2704 kJ/mol
\]
Bendra jungties energija produkte:
\[
6 × \text{CH jungties energija} + 1 × \text{CC jungties energija}
\]
\[
= 6 x 414 + 1 x 348
\]
\[
= 2484 + 348
\]
\[
= 2832 kJ/mol
\]
Entalpijos pokytis (\(\Delta H\)):
\[
\Delta H = \Sigma D_{\text{reagentai}} – \Sigma D_{\text{produktai}}
\]
\[
= 2704 \tekstas{ kJ/mol} – 2832 \tekstas{ kJ/mol}
\]
\[
= -128 kJ/mol
\]
Taigi, reakcijos entalpijos pokytis yra \(-128\) kJ/mol.
Išvada
Ryšio energijos sąvoka yra esminis cheminių reakcijų ir jų entalpijos pokyčių tyrimo elementas. Šiame straipsnyje aptarėme du pavyzdinius uždavinius, kurie parodo, kaip apskaičiuoti reakcijų entalpijos pokyčius naudojant ryšio energiją. Šis supratimas yra labai svarbus įvairiose chemijos srityse – nuo organinės sintezės iki kuro kūrimo. Gilesnį supratimą galima pasiekti reguliariai praktikuojantis ir tyrinėjant įvairių tipų chemines reakcijas.
Prašome naudoti šiame straipsnyje aprašytus metodus kaip vadovą sprendžiant būsimas ryšių energijos problemas ir apsvarstykite kitus papildomus mokymosi išteklius, kad pagilintumėte savo žinias apie ryšių energijos chemiją.
