2.10
Energía de disociación de enlaces y energía de activación
La ruptura de un enlace covalente se asocia con el intercambio de energía, delta-H, entre el sistema y su entorno.
Cuando los enlaces covalentes se rompen a través de la escisión homolítica, producen dos radicales sin carga, cada uno de los cuales lleva un electrón desapareado.
La energía requerida para romper un enlace a lo largo de la escisión homolítica se denomina energía de disociación del enlace, BDE o D. El BDE medido a una presión atmosférica se denota por delta-H naught.
Durante una reacción química, los reactivos pasan por un estado de transición de alta energía antes de la formación de productos. Esta barrera de energía entre los reactivos y los productos se denomina energía de activación, denotada por los símbolos Ea o delta-G doble daga.
La energía de activación se expresa como la diferencia entre las energías libres del estado de transición y los reactivos. Dado que la energía de los reactivos es menor que el estado de transición, el valor de la energía de activación es siempre positivo.
Si una colisión entre reactivos no cruza la barrera de energía de activación, no reaccionarán entre sí para formar productos. El número de colisiones exitosas depende del número de moléculas reactivas con un cierto valor umbral de energía de activación.
El tamaño de la energía de activación controla la velocidad de reacción. Un valor grande conduce a una reacción lenta, mientras que un valor pequeño conduce a una reacción más rápida, ya que un gran número de moléculas reactivas poseen la energía umbral necesaria para producir una reacción.
A veces, se utiliza un catalizador para reducir la energía de activación y acelerar la velocidad de reacción.
Por ejemplo, la levadura se utiliza como catalizador para elaborar cerveza, elaborada mediante la fermentación de azúcares para producir etanol. Aunque el proceso es termodinámicamente favorable, tiene una gran energía de activación.
La adición de levadura a la mezcla reduce la energía de activación y el proceso se lleva a cabo a un ritmo más rápido, lo que es industrialmente económico.
La energía del enlace es la energía necesaria para romper un enlace homolíticamente. Estos valores generalmente se expresan en unidades de kcal/mol o kJ/mol y se denominan energías de disociación de enlaces cuando se dan para enlaces específicos o energías de enlace promedio cuando se indican para un tipo determinado de enlace sobre muchos compuestos. En primer lugar, la energía de disociación del enlace de un enlace simple es más débil que la de un enlace doble, que a su vez es más débil que la de un enlace triple. En segundo lugar, el hidrógeno forma enlaces relativamente fuertes con el carbono, el nitrógeno y el oxígeno. Finalmente, con excepción del carbono y el hidrógeno, los enlaces simples entre átomos de un mismo elemento son relativamente débiles. Las reacciones entre compuestos orgánicos implican la formación y ruptura de enlaces. Por tanto, la fuerza de los enlaces y su resistencia a la rotura son conceptos esenciales en química orgánica.
Las reacciones en las que se rompen enlaces pasan por un estado de transición de alta energía antes de transformarse en productos. Para alcanzar este estado de transición, las moléculas reactivas deben orientarse en una dirección adecuada y deben recibir cierto umbral de energía. La energía de activación, ΔG‡, es la energía proporcionada a los reactivos para llevarlos al estado de transición. En general, para que ocurra una reacción, las moléculas que reaccionan deben chocar o interactuar de otra manera. La energía de activación necesaria para el salto reactivo-estado de transición la proporciona la energía cinética de las partículas en colisión. Por último, las moléculas en colisión deben colisionar en una orientación específica para maximizar el impacto de la colisión.
La ruptura de un enlace covalente se asocia con el intercambio de energía, delta-H, entre el sistema y su entorno.
Cuando los enlaces covalentes se rompen a través de la escisión homolítica, producen dos radicales sin carga, cada uno de los cuales lleva un electrón desapareado.
La energía requerida para romper un enlace a lo largo de la escisión homolítica se denomina energía de disociación del enlace, BDE o D. El BDE medido a una presión atmosférica se denota por delta-H naught.
Durante una reacción química, los reactivos pasan por un estado de transición de alta energía antes de la formación de productos. Esta barrera de energía entre los reactivos y los productos se denomina energía de activación, denotada por los símbolos Ea o delta-G doble daga.
La energía de activación se expresa como la diferencia entre las energías libres del estado de transición y los reactivos. Dado que la energía de los reactivos es menor que el estado de transición, el valor de la energía de activación es siempre positivo.
Si una colisión entre reactivos no cruza la barrera de energía de activación, no reaccionarán entre sí para formar productos. El número de colisiones exitosas depende del número de moléculas reactivas con un cierto valor umbral de energía de activación.
El tamaño de la energía de activación controla la velocidad de reacción. Un valor grande conduce a una reacción lenta, mientras que un valor pequeño conduce a una reacción más rápida, ya que un gran número de moléculas reactivas poseen la energía umbral necesaria para producir una reacción.
A veces, se utiliza un catalizador para reducir la energía de activación y acelerar la velocidad de reacción.
Por ejemplo, la levadura se utiliza como catalizador para elaborar cerveza, elaborada mediante la fermentación de azúcares para producir etanol. Aunque el proceso es termodinámicamente favorable, tiene una gran energía de activación.
La adición de levadura a la mezcla reduce la energía de activación y el proceso se lleva a cabo a un ritmo más rápido, lo que es industrialmente económico.
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