Bindungsenergien und Bindungslängen

Jede chemische Reaktion ist mit einer Enthalpieänderung verbunden, die mitbestimmt, ob bei der Reaktion Energie freigesetzt oder benötigt wird. Diese Enthalpieänderung kann anhand der durchschnittlichen Bindungsenergien abgeschätzt werden. Die Energie, die erforderlich ist, um ein Mol einer bestimmten Bindung in eine gasförmige chemische Verbindung umzuwandeln, wird als Bindungsenergie bezeichnet und in kJ/mol ausgedrückt.

Diese Energie hängt von der Art der gebundenen Atome und der Anzahl der gemeinsamen Elektronenpaare ab. Die Bindungsenergie wird normalerweise als Durchschnitt der Bindungsenergien der gleichen Bindung in verschiedenen Verbindungen ausgedrückt. Die durchschnittliche Bindungsenergie kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine chemische Reaktion exotherm oder endotherm ist.

Man betrachte Ethen und Brom, die mit einander reagieren um 1, 2-Dibromethan zu bilden. Zuerst brechen die Kohlenstoff-Doppelbindung und die Brom-Einfachbindung ein Prozess, der Energiezufuhr benötigt, wodurch die potentielle Energie der Atome erhöht wird. Daher ist das Bindungsbrechen ein endothermer Prozess mit einer positiven Änderung der Enthalpie.

Anschließend werden neue Bindungen zwischen Kohlenstoff-und Bromatomen gebildet, die das Produkt ergeben. Die Bindungsbildung erhöht die Stabilität des Moleküls, indem die potentielle Energie verringert wird. Daher ist die Bindungsbildung ein exothermer Prozess, der eine negative Änderung der Enthalpie bewirkt.

Nach dem Hess'schen Gesetz ist die Summe der Enthalpieänderungen von Reaktanten und Produkten gleich der Änderung der Gesamtenthalpie einer Reaktion. Die Enthalpieänderung der Reaktanten ist die Summe der Enthalpie der aufgebrochenen Bindungen, während die Enthalpieänderung der Produkte die Summe der Enthalpie der neu gebildeten Bindungen ist. Daher ist die Bildung von 1, 2-Dibromethan mit einer Enthalpie von 255 kJ/mol eine endotherme Reaktion.

Neben den Bindungsenthalpien beeinflusst auch die Bindungsart und die Bindungslänge der verbundenen Atome, die den durchschnittlichen Abstand zwischen den Kernen zweier verbundener Atome angibt. Betrachten Sie die unterschiedlichen Bindungen zwischen zwei Stickstoffatomen und zwei Kohlenstoffatomen. Atome mit Mehrfachbindungen, wie z.

B.Dreifachbindungen, werden fester zusammengehalten, was zu kürzeren und stärkeren Bindungen führt. Folglich ist das Molekül stabiler und benötigt zur Dissoziation eine höhere Energie. Im Allgemeinen ist die Bindungsstärke bis auf einige Ausnahmen indirekt proportional zur Bindungslänge.