결합 에너지와 결합 길이

모든 화학 반응은 엔탈피의 변화와 연관되어 있으며 이 변화는 반응 중에 에너지가 방출되는지 또는 필요한지를 결정하는 데 도움이 됩니다. 이 엔탈피 변화는 평균 결합 에너지를 사용하여 추정할 수 있습니다. 1몰의 기체 화합물에서 특정 결합을 깨는 데 필요한 에너지를 결합 에너지라고 하며 몰당 킬로줄로 표현합니다.

이 에너지는 결합된 원자의 유형과 공유된 전자 쌍의 수에 따라 달라집니다. 결합 에너지는 보통 서로 다른 화합물에서 동일한 결합에 대한 결합 에너지의 평균으로 표현됩니다. 평균 결합 에너지를 사용하여 화학반응이 발열성인지 또는 흡열성인지를 결정할 수 있습니다.

에틸렌과 브롬이 반응하여 1, 2-디브로모에탄을 형성하는 반응을 생각해 보세요. 처음에 탄소 이중 결합과 브롬 단일 결합이 분해됩니다. 이 과정은 원자의 위치 에너지를 증가시키는 에너지의 투입이 필요합니다.

따라서 결합 분해는 엔탈피의 양의 변화를 수반하는 흡열성 과정입니다. 그 후에 탄소 원자와 브롬 원자들 사이에 새로운 결합이 형성되어 생성물이 생깁니다. 결합 형성에 의해 위치 에너지가 감소되어 분자의 안정성이 증가됩니다.

따라서 결합 형성은 발열 과정이며 엔탈피에 음의 변화를 일으킵니다. 헤스의 법칙에 따르면 반응물 및 생성물에서 엔탈피 변화의 합은 반응의 전반적인 엔탈피 변화와 동일합니다. 반응물의 엔탈피 변화는 결합 분해에 의한 엔탈피의 합계이고, 생성물의 엔탈피 변화는 형성된 새로운 결합에 의한 엔탈피의 합계입니다.

따라서, 몰당 255킬로 줄의 엔탈피를 가진 1, 2-디브로모에탄의 형성은 흡열 반응입니다. 결합 엔탈피 외에도 결합의 종류와 결합 원자가 결합 길이에 영향을 미치는데 여기서 결합 길이는 결합한 두 원자의 핵 사이의 평균 거리입니다. 두 질소 원자와 두 탄소 원자 사이의 서로 다른 결합을 생각해 보세요.

삼중결합과 같이 다중 결합을 가진 원자는 더욱 단단하게 결합되어 결합이 더 짧고 강해집니다. 결과적으로 분자는 더 안정적이며 분리하는 데 더 많은 에너지를 필요로 합니다. 일반적으로 결합 세기는 일부 예외를 제외하고 결합 길이에 반비례합니다.