Energia d'enllaç

Animació de la dissociació d'una molècula diatòmica AB en dos àtoms, A i B.

L'energia d'enllaç és el valor mitjà de les energies de dissociació de l'enllaç en fase gasosa (normalment a una temperatura de 298 K) per a tots els enllaços del mateix tipus dins de la mateixa espècie química. L'energia d'enllaç mitjana per al metà CH 4 {\displaystyle {\ce {CH4}}} , per exemple, és una quarta part de l'entalpia de reacció del procés:[1]

CH 4 C + 4 H {\displaystyle {\ce {CH4->C\cdot +\,4H\cdot }}}

Les energies d'enllaç tabulades són generalment valors d'energies d'enllaç fetes una mitjana sobre una sèrie d'espècies químiques típiques seleccionades que contenen aquest tipus d'enllaç. Així, en el metà CH 4 {\displaystyle {\ce {CH4}}} existeixen quatre energies de dissociació dels enllaços C H {\displaystyle {\ce {C-H}}} , corresponents a les quatre reaccions següents:

CH 3 H CH 3 + H D ( CH 3 H ) = 104 kcal / mol {\displaystyle {\ce {CH3-H->CH3\cdot +\,H\cdot \quad \quad D(CH3-H)=104\,kcal/mol}}}
CH 2 H CH 2 + H D ( CH 2 H ) = 106 kcal / mol {\displaystyle {\ce {CH2-H->CH2\cdot +\,H\cdot \quad \quad D(CH2-H)=106\,kcal/mol}}}
CH H CH + H D ( CH H ) = 106 kcal / mol {\displaystyle {\ce {CH-H->CH\cdot +\,H\cdot \quad \quad D(CH-H)=106\,kcal/mol}}}
C H C + H D ( C H ) = 81 kcal / mol {\displaystyle {\ce {C-H->C\cdot +\,H\cdot \quad \quad D(C-H)=81\,kcal/mol}}}
L'energia d'enllaç en el metà és la mitjana d'aquests quatre valors:
CH 4 C + 4 H Δ H = 397 kcal / mol E ( C H ) = 397 4 = 99 kcal / mol {\displaystyle {\ce {CH4->C\cdot +\,4H\cdot \quad \quad \Delta H=397\,kcal/mol\quad \quad E(C-H)=397/4=99kcal/mol}}}
[2]

A la taula següent hi ha les energies d'enllaç dels enllaços més importants. Destaca la tendència a augmentar l'energia amb el nombre d'enllaços π. Així l'enllaç simple C C {\displaystyle {\ce {C-C}}} té una energia de 348 kJ/mol, el doble, format per un enllaç σ i un π, C = C {\displaystyle {\ce {C=C}}} , té més energia, 612 kJ/mol i el triple C C {\displaystyle {\ce {C\equiv C}}} , amb un enllaç σ i dos π, és el que en té més, 837 kJ/mol. Una altra tendència s'observa en els enllaços entre el carboni i els halògens que disminueix l'energia d'enllaç en augmentar el nombre atòmic de l'halogen degut a l'increment de la grandària de l'àtom d'halogen que fa que els seus orbitals atòmics se superposin menys amb els orbitals atòmic del petit àtom de carboni.[3]

Energies mitjanes de dissociació homolítiques d'alguns enllaços[3]
Enllaç E 298 o {\displaystyle E_{298}^{o}} , kJ/mol Enllaç E 298 o {\displaystyle E_{298}^{o}} , kJ/mol Enllaç E 298 o {\displaystyle E_{298}^{o}} , kJ/mol

C-H
C-C
C {\displaystyle \doteq } C (benzè)
C=C
C {\displaystyle {\ce {\equiv }}} C

412
348
518
612
837

C-O
C=O
C-N
C-F
C-Cl
C-Br
C-I

360
743
305
484
338
276
238

N-H
N-N
N=N
N-O
N=O
N-F
N-Cl
O-H
O-O

388
163
409
210
630
195
381
463
157

Referències

  1. Chemistry (IUPAC), The International Union of Pure and Applied. «IUPAC - bond energy (B00701)». [Consulta: 5 octubre 2022].
  2. Morrison, Robert Thornton. Química orgânica. México: Addison Wesley Longman, 1998. ISBN 968-444-340-4. 
  3. 3,0 3,1 Atkins, Peter William. Principios de química : los caminos del descubrimiento. 3a. ed. Buenos Aires: Médica Panamericana, 2006. ISBN 950-06-0080-3.