Bindungsenergie berechnen

Die Bindungsenergie ist ein wichtiges Konzept in der Chemie, das die Energiemenge definiert, die erforderlich ist, um eine Bindung zwischen einem kovalent gebundenen Gas zu brechen. Diese Art der Bindungsenergie gilt nicht für ionische Bindungen. Wenn sich zwei Atome zu einem neuen Molekül verbinden, kann man die Stärke der Bindung zwischen den Atomen bestimmen, indem man die Energiemenge misst, die zum Aufbrechen dieser Bindung erforderlich ist. Denken Sie daran, ein einzelnes Atom hat keine Bindungsenergie – es ist die Bindung zwischen zwei Atomen, die Energie hat. Um die Bindungsenergie einer Reaktion zu berechnen, bestimme einfach die Gesamtzahl der aufgebrochenen Bindungen und ziehe dann die Gesamtzahl der gebildeten Bindungen ab.

Schritte

Teil 1 von 2: Bestimmung der gebrochenen und gebildeten Bindungen

Bildtitel Calculate Bond Energy Step 1
1. Definieren Sie die Gleichung zur Berechnung der Bindungsenergie. Die Bindungsenergie ist definiert durch die Summe aller gebrochenen Bindungen minus der Summe aller gebildeten Bindungen: ΔH = ∑H(gebrochene Anleihen) - h(gebildete Bindungen). ΔH ist die Änderung der Bindungsenergie, auch Bindungsenthalpie genannt und ∑H ist die Summe der Bindungsenergien für jede Seite der Gleichung.
  • Diese Gleichung ist eine Form des Hessschen Gesetzes.
  • Die Einheit für die Bindungsenergie ist Kilojoule pro Mol oder kJ/mol.
Bildtitel Calculate Bond Energy Step 2
2. Zeichnen Sie die chemische Gleichung, die alle Bindungen zwischen den Molekülen zeigt. Wenn eine Reaktionsgleichung einfach mit chemischen Symbolen und Zahlen geschrieben wird, ist es nützlich, diese Gleichung zu zeichnen, um alle Bindungen zwischen den verschiedenen Elementen und Molekülen zu zeigen. Mit dieser visuellen Darstellung können Sie ganz einfach alle Bindungen zählen, die auf der Reaktions- und Produktseite der Gleichung brechen und sich bilden.
  • Denken Sie daran, dass die linke Seite der Gleichung alle Reaktanten enthält und die rechte Seite alle Produkte enthält.
  • Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen haben unterschiedliche Bindungsenergien, also stellen Sie sicher, dass Sie das Diagramm zeichnen, das die richtigen Bindungen zwischen den Elementen zeigt.
  • Wenn Sie beispielsweise die Gleichung H . verwenden2(g) + Br2(g) ---> 2 HBr(g) würde für eine Reaktion zwischen 2 Wasserstoff und 2 Brom stehen, dann würde dies aussehen wie H-H + Br-Br ---> 2 H-Br. Die Bindestriche stehen für Einfachbindungen zwischen den Elementen in den Reaktanten und den Produkten.
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    3. Lernen Sie die Regeln zum Zählen von gebrochenen und gebildeten Bindungen. In den meisten Fällen sind die für diese Berechnungen verwendeten Bindungsenergien Durchschnittswerte. Dieselbe Bindung kann je nach Molekül, in dem sie gebildet wird, eine leicht unterschiedliche Bindungsenergie haben – deshalb werden im Allgemeinen durchschnittliche Bindungsenergien verwendet..
  • Eine Einfach-, Doppel- und Dreifachbindung werden alle als eine gebrochene Bindung behandelt. Sie alle haben unterschiedliche Bindungsenergien, zählen aber nur als eine einzige gebrochene Bindung.
  • Gleiches gilt für die Bildung einer Einfach-, Doppel- oder Dreifachbindung. Diese werden als gebildete Einfachbindung gezählt.
  • In unserem Beispiel sind alle Anleihen Einfachanleihen.
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    4. Wählen Sie die gebrochenen Bindungen auf der linken Seite der Gleichung aus. Die linke Seite enthält die Reaktanten. Diese repräsentieren alle gebrochenen Bindungen in der Gleichung. Dies ist ein endothermer Prozess, der die Absorption von Energie erfordert, um die Bindungen zu brechen.
  • In unserem Beispiel hat die linke Seite 1 H-H-Bindung und 1 Br-Br-Bindung.
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    5. Zähle die gebildeten Bindungen auf der rechten Seite der Gleichung. Die rechte Seite enthält alle Produkte. Dies sind alle Bindungen, die gebildet werden. Dies ist ein exothermer Prozess, der Energie freisetzt, normalerweise in Form von Wärme.
  • In unserem Beispiel hat die rechte Seite 2 H-Br-Bindungen.
  • Teil 2 von 2: Berechnung der Bindungsenergie

    Bildtitel Calculate Bond Energy Step 6
    1. Schlagen Sie die Bindungsenergien der betreffenden Bindungen nach. Es gibt viele Tabellen, die Informationen über die durchschnittlichen Bindungsenergien für eine bestimmte Bindung enthalten. Diese Tabellen finden Sie online oder in einem Chemiebuch. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Bindungsenergien immer für Moleküle im gasförmigen Zustand gelten.
    • In unserem Beispiel müssen Sie die Bindungsenergie für eine H-H-Bindung, eine Br-Br-Bindung und eine H-Br-Bindung ermitteln.
    • H-H = 436 kJ/mol, Br-Br = 193 kJ/mol und H-Br = 366 kJ/mol.
    • Um die Bindungsenergie für Moleküle im flüssigen Zustand zu berechnen, müssen Sie auch die Enthalpieänderung der Verdampfung des flüssigen Moleküls nachschlagen. Dies ist die Energiemenge, die benötigt wird, um die Flüssigkeit in ein Gas umzuwandeln. Diese Zahl wird zur Gesamtbindungsenergie addiert.
    • Beispiel: Wenn Sie flüssiges Wasser haben, addieren Sie die Enthalpieänderung der Verdunstung von Wasser (+41 kJ) zur Gleichung.
    Bildtitel Calculate Bond Energy Step 7
    2. Multiplizieren Sie die Bindungsenergien mit der Anzahl der gebrochenen Bindungen. In manchen Gleichungen kann dieselbe Bindung mehrmals gebrochen werden. Angenommen, das Molekül enthält vier Wasserstoffatome, dann muss die Bindungsenergie von Wasserstoff viermal gezählt oder mit 4 . multipliziert werden.
  • In unserem Beispiel gibt es nur eine Bindung von jedem Molekül, also werden die Bindungsenergien einfach mit eins multipliziert.
  • H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol
  • Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
  • Bildtitel Calculate Bond Energy Step 8
    3. Addiere alle Bindungsenergien der gebrochenen Bindungen. Nachdem Sie die Bindungsenergien mit der Anzahl der Einzelbindungen multipliziert haben, müssen Sie alle Bindungen auf der Reaktionsseite addieren.
  • In unserem Beispiel beträgt die Summe der aufgebrochenen Bindungen H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol.
  • Bildtitel Calculate Bond Energy Step 9
    4. Multiplizieren Sie die Bindungsenergien mit der Anzahl der gebildeten Bindungen. Genau wie bei den aufgebrochenen Bindungen auf der Reaktionsseite multiplizieren Sie die Anzahl der gebildeten Bindungen mit der jeweiligen Bindungsenergie. Wenn vier Wasserstoffbrücken gebildet werden, müssen Sie diese Bindungsenergie mit vier multiplizieren.
  • In unserem Beispiel haben wir 2 H-Br-Bindungen gebildet, also wird die Bindungsenergie von H-Br (366 kJ/mol) mit zwei multipliziert: 366 x 2 = 732 kJ/mol.
  • Bildtitel Calculate Bond Energy Step 10
    5. Addiere alle gebildeten Bindungsenergien. Auch hier werden Sie, genau wie bei den gebrochenen Bindungen, alle auf der Produktseite gebildeten Bindungen addieren. Manchmal haben Sie nur ein Produkt gebildet und können diesen Schritt überspringen.
  • In unserem Beispiel wird nur ein Produkt gebildet, daher ist die Energie der gebildeten Bindungen einfach die Energie der 2 H-Br-Bindungen oder 732 kJ/mol.
  • Bildtitel Calculate Bond Energy Step 11
    6. Subtrahiere die gebildeten Bindungen von den gebrochenen Bindungen. Wenn Sie alle Bindungsenergien für beide Seiten addiert haben, ziehen Sie einfach die gebildeten Bindungen von den gebrochenen Bindungen ab. Denken Sie an die Gleichung: ΔH = ∑H(Links defekt) - h(gebildete Bindungen). Trage die berechneten Werte in die Gleichung ein und berechne die Minussumme.
  • In unserem Beispiel: ΔH = ∑H(gebrochene Anleihen) - h(gebildete Bindungen) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
  • Bildtitel Calculate Bond Energy Step 12
    7. Bestimmen Sie, ob die gesamte Reaktion endotherm oder exotherm war. Der letzte Schritt bei der Berechnung der Bindungsenergie besteht darin, zu bestimmen, ob die Reaktion Energie freisetzt oder Energie verbraucht. Eine endotherme Reaktion (eine, die Energie verbraucht) hat eine positive endgültige Bindungsenergie, während eine exotherme Reaktion (eine, die Energie freisetzt) ​​eine negative Bindungsenergie hat.
  • In unserem Beispiel ist die endgültige Bindungsenergie negativ, die Reaktion ist also exotherm.

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