Енергија дисоцијације везе

Енергија разлагања хемијске везе (БДЕ), енергија дисицијације везе или D₀ је мера снаге хемијске везе. Може бити дефинисана као стандардна енталпијска промена када се везе раскидају путем хомолизе,^[1] са реактантима и производима на K=0 (апсолутној нули). На пример, енергија разлагања C–H везе у етану (C₂H₆) је одређена процесом:

CH₃CH₂–H → CH₃CH₂• + H

D₀ = ΔH = 101,1 kcal/mol = 423.0 kJ/mol = 4.40 eV (по вези)

Дефиниција БДЕ и сродних параметара

Енергија раскидања хемијске везе се понекад означава и као енталпија дисоцијације везе (или везна енталпија), али ови термини нису стриктни еквиваленти, као што се каснија обично наводи за горњу енталпијску реакцију на 298 K (стандардни услови), уместо на 0 K. То се разликује од D₀ за око 1,5 kcal/mol (6 kJ/mol), у случају везе са водоником у великим органским молекулима.^[2] Ипак, термин енергија разлагања везе и симбол D^o често се употребљавају и за реакцију ентлапије на 298 K.^[3]

Однос БДЕ - енергија везе

Изузев диатомских молекула, енергија разлагање везе се разликује од енергије везе, просека који се израчунава из збира енергија разлагања свих веза у молекулу.^[4]

На пример, веза H O–H, у молекулу воде (H–O–H) има 493,4 kJ/mol енергије разлагања, а потребно је 424,4 kJ/mol да се раскине остатак везе O–H. Енергија ковалентне везе O–H у води је 458,9 kJ/mol, koja je prosek tih iznosa. Disocijacijska energija vodonikove veze u vodi je oko 23 kJ/mol.^[5]

На исти начин, за уклањање узастопних атома водика из метанских веза, енергије разлагања везе су: 104 kcal/mol (435 kJ/mol), за D(CH₃–H) 106 kcal/mol (444 kJ/mol) за D(CH₂–H): 106 kcal/mol (444 kJ/mol), за D(CH–H) и коначно 81 kcal/mol (339 kJ/mol) за D(C–H). Енергија везе је, тако, 99 kcal/mol или 414 kJ/mol (просечна енергија дисоцијације веза). Треба уочити да је C-H BDE 99 kcal/mol.

Након дисоцијације, ако се формирају нове везе већих енергија раскидања везе, ови производи су на нижим енталпијама, јавља се нето губитак енергије, а тиме је и укупни процес егзотерман. Конкретно, претварање слабе двоструке везе у О₂ у јачу везу у CO₂ и H₂O даје егзотермно сагоревање.^[6]

Хомолитско или хетеролитско разлагање

Везе се могу раскинути симетично или асиметрично. Прво се зове хомолиза и основа је за обичне БДЕ. Асиметрично разлагање веза се зове хетеролиза. За молекулски водоник, алтернативе су:

H₂ → 2 H•ΔH = 104 kcal/mol (види табелу испод)

H₂ → H⁺ + H⁻ ΔH = 66 kcal/mol (у води)

Бромоугљеници су често лабилни и употребљиви за гашење пожара.

Веза	Опис везе	Енергија раскидања везе (298 K)			Напомена
Веза	Опис везе	(kcal/mol)	(kJ/mol)	(eV)	Напомена
C–C	C–C веза	83–85	347–356	3,60–3,69	Јака, али слабија од C–H везе
Cl–Cl	Хлор	58	242	2,51	Означено жућкастом бојом овог гаса
Br–Br	Бром	46	192	1,99	Означено смећкастом бојом Br₂ извора Br^. радикала
I–I	Јод	36	151	1,57	Означено пурпурастом бојом I₂ извора I^. радикала
H–H	Водоник	104	436	4,52	Јака, неполаризирајућа веза разложива само металима и јаким оксидансима
O–H	Хидроксил	110	460	4,77	Нешто јача од C–H везе
О=О	Кисеоник	119	498	5,15	Јача него једноструке везе, слабија него многе двоструке везе
N≡N	Азот	226	945	9,79	Једна од најјачих веза велика енергија активације у производња амонијака

Наведени подаци показују како предности веза варирају у односу на периодни систем. Постоји велики интерес, посебно у органској хемији, за релативне снаге веза у оквиру дате групе спојева.

Веза	Опис везе	Енергија раскидања везе (298 K)		Напомена
Веза	Опис везе	(kcal/mol)	(kJ/mol)	Напомена
H₃C–H	Метилна C–H веза	105	439	Једана од најјачих алифатских C–H веза
C₂H₅-H	Етилна C–H веза	101	423	Нешто слабија од H₃C–H
(CH₃)₃C–H	Терцијарна C–H веза	96,5	404	Терцијарни радикали су стабилизирани
CH₂CH–H	Винилна C–H веза	111	464	Винил радикали су ретки
HC₂-H	Ацетиленска C–H веза	133	556	Ацетиленски радикали су веома ретки
C₆H₅-H	Фенилна C–H веза	113	473	Поредиве са винил радикалима, ретке
CH₂CHCH₂-H	Алилна C–H веза	89	372	Такве везе испољавају појачану реактивност
C₆H₅CH₂-H	Бензилна C–H веза	90	377	Акин- алил C–H везе Такве везе испољавају појачану реактивност
H₃C–CH₃	Алканска C–C веза	83–85	347–356	Много слабија од C–H везе
H₂C=CH₂	Алкенска C=C веза	146–151	611–632	Око 2x јача C–C једноструке везе
HC≡CH	Алкинска C≡C трострука веза	200	837	Око 2,5x јача од C–C једноструке везе

Види још

Референце

^ Голд Боок (1994): Бонд диссоциатион енергy |филе=Б00699.
^ Бланксбy, С. Ј.; Еллисон, Г. Б. (2003). „Бонд Диссоциатион Енергиес оф Органиц Молецулес”. Ацц. Цхем. Рес. 36 (4): 255—263. ПМИД 12693923. дои:10.1021/ар020230д.
^ Дарwент, Б. деБ. (1970). "Бонд Диссоциатион Енергиес ин Симпле Молецулес" Нат. Станд. Реф. Дата Сер., Нат. Бур. Станд. (У.С.) 31, 52 пагес.
^ Моррисон & Боyд Органиц Цхемистрy 4тх Ед. ISBN 978-0-205-05838-9.
^ Principles of biochemistry by Albert L. Lehninger, David Lee Nelson, Michael M. Cox; edition 4. стр. 48 [1]
^ Schmidt-Rohr, K. (2015). "Why Combustions Are Always Exothermic, Yielding About 418 kJ per Mole of O₂" J. Chem. Educ., 92: 2094-2099.. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00333. Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)

[1] Голд Боок (1994): Бонд диссоциатион енергy |филе=Б00699.

[BDE-2] Бланксбy, С. Ј.; Еллисон, Г. Б. (2003). „Бонд Диссоциатион Енергиес оф Органиц Молецулес”. Ацц. Цхем. Рес. 36 (4): 255—263. ПМИД 12693923. дои:10.1021/ар020230д.

[Darwent1970-3] Дарwент, Б. деБ. (1970). "Бонд Диссоциатион Енергиес ин Симпле Молецулес" Нат. Станд. Реф. Дата Сер., Нат. Бур. Станд. (У.С.) 31, 52 пагес.

[4] Моррисон & Боyд Органиц Цхемистрy 4тх Ед. ISBN 978-0-205-05838-9.

[5] Principles of biochemistry by Albert L. Lehninger, David Lee Nelson, Michael M. Cox; edition 4. стр. 48 [1]

[Schmidt-Rohr2015-6] Schmidt-Rohr, K. (2015). "Why Combustions Are Always Exothermic, Yielding About 418 kJ per Mole of O₂" J. Chem. Educ., 92: 2094-2099.. doi:10.1021/acs.jchemed.5b00333. Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]