Wissenschaft

Definition der Bindungsdissoziationsenergie

Die Bindungsdissoziationsenergie ist definiert als die Energiemenge, die erforderlich ist, um eine chemische Bindung homolytisch aufzubrechen . Eine homolytische Fraktur erzeugt normalerweise radikalische Spezies. Die Kurzschreibweise für diese Energie lautet BDE,  D 0 oder  DH ° . Die Bindungsdissoziationsenergie wird häufig als Maß für die Stärke einer chemischen Bindung und zum Vergleich verschiedener Bindungen verwendet. Beachten Sie, dass die Enthalpieänderung temperaturabhängig ist. Typische Einheiten der Bindungsdissoziationsenergie sind kJ / mol oder kcal / mol. Die Bindungsdissoziationsenergie kann experimentell unter Verwendung von Spektrometrie, Kalorimetrie und elektrochemischen Methoden gemessen werden.

Wichtige Erkenntnisse: Bindungsdissoziationsenergie

  • Bindungsdissoziationsenergie ist die Energie, die benötigt wird, um eine chemische Bindung aufzubrechen.
  • Es ist ein Mittel zur Quantifizierung der Stärke einer chemischen Bindung.
  • Die Bindungsdissoziationsenergie entspricht der Bindungsenergie nur für zweiatomige Moleküle.
  • Die stärkste Bindungsdissoziationsenergie ist für die Si-F-Bindung. Die schwächste Energie ist für eine kovalente Bindung und ist vergleichbar mit der Stärke intermolekularer Kräfte.

Bindungsdissoziationsenergie versus Bindungsenergie

Die Bindungsdissoziationsenergie ist nur gleich der Bindungsenergie für zweiatomige Moleküle. Dies liegt daran, dass die Bindungsdissoziationsenergie die Energie einer einzelnen chemischen Bindung ist, während die Bindungsenergie der Durchschnittswert für alle Bindungsdissoziationsenergien aller Bindungen eines bestimmten Typs innerhalb eines Moleküls ist.

Ziehen Sie beispielsweise in Betracht, aufeinanderfolgende Wasserstoffatome aus einem Methanmolekül zu entfernen. Die erste Bindungsdissoziationsenergie beträgt 105 kcal / mol, die zweite 110 kcal / mol, die dritte 101 kcal / mol und die endgültige 81 kcal / mol. Die Bindungsenergie ist also der Durchschnitt der Bindungsdissoziationsenergien oder 99 kcal / mol. Tatsächlich entspricht die Bindungsenergie nicht der Bindungsdissoziationsenergie für eine der CH-Bindungen im Methanmolekül!

Die stärksten und schwächsten chemischen Bindungen

Aus der Bindungsdissoziationsenergie kann bestimmt werden, welche chemischen Bindungen am stärksten und welche am schwächsten sind. Die stärkste chemische Bindung ist die Si-F-Bindung. Die Bindungsdissoziationsenergie für F3Si-F beträgt 166 kcal / mol, während die Bindungsdissoziationsenergie für H 3 Si-F 152 kcal / mol beträgt. Der Grund, warum angenommen wird, dass die Si-F-Bindung so stark ist, liegt darin, dass zwischen den beiden Atomen ein signifikanter Elektronegativitätsunterschied besteht.

Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung in Acetylen hat auch eine hohe Bindungsdissoziationsenergie von 160 kcal / mol. Die stärkste Bindung in einer neutralen Verbindung beträgt 257 kcal / mol Kohlenmonoxid.

Es gibt keine besonders schwächste Bindungsdissoziationsenergie, da schwache kovalente Bindungen tatsächlich eine Energie haben, die mit der intermolekularer Kräfte vergleichbar ist. Im Allgemeinen sind die schwächsten chemischen Bindungen die zwischen Edelgasen und Übergangsmetallfragmenten. Die kleinste gemessene Bindungsdissoziationsenergie liegt zwischen Atomen im Heliumdimer He 2 . Das Dimer wird durch die Van-der-Waals-Kraft zusammengehalten und hat eine Bindungsdissoziationsenergie von 0,021 kcal / mol.

Bindungsdissoziationsenergie versus Bindungsdissoziationsenthalpie

Manchmal werden die Begriffe „Bindungsdissoziationsenergie“ und „Bindungsdissoziationsenthalpie“ synonym verwendet. Die beiden sind jedoch nicht unbedingt gleich. Die Bindungsdissoziationsenergie ist die Enthalpieänderung bei 0 K. Die Bindungsdissoziationsenthalpie, manchmal einfach Bindungsenthalpie genannt, ist die Enthalpieänderung bei 298 K.

Bindungsdissoziationsenergie wird für theoretische Arbeiten, Modelle und Berechnungen bevorzugt. Die Bindungsenthalpie wird für die Thermochemie verwendet. Beachten Sie, dass sich die Werte bei den beiden Temperaturen meistens nicht wesentlich unterscheiden. Obwohl die Enthalpie von den Temperaturen abhängt, hat das Ignorieren des Effekts normalerweise keinen großen Einfluss auf die Berechnungen.

Homolytische und heterolytische Dissoziation

Die Definition der Bindungsdissoziationsenergie gilt für homolytisch gebrochene Bindungen. Dies bezieht sich auf einen symmetrischen Bruch einer chemischen Bindung. Bindungen können jedoch asymmetrisch oder heterolytisch brechen. In der Gasphase ist die für einen heterolytischen Bruch freigesetzte Energie größer als für die Homolyse. Wenn ein Lösungsmittel vorhanden ist, fällt der Energiewert dramatisch ab.

Quellen

  • Blanksby, SJ; Ellison, GB (April 2003). „Bindungsdissoziationsenergien organischer Moleküle“. Berichte über chemische Forschung . 36 (4): 255–63. doi: 10.1021 / ar020230d
  • IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2. Aufl. (das „Goldbuch“) (1997).
  • Gillespie, Ronald J. (Juli 1998). „Kovalente und ionische Moleküle: Warum sind BeF 2 und AlF 3 Feststoffe mit hohem Schmelzpunkt, während BF 3 und SiF 4 Gase sind?“ Journal of Chemical Education . 75 (7): 923. doi: 10.1021 / ed075p923
  • Kalescky, Robert; Kraka, Elfi; Cremer, Dieter (2013). „Identifizierung der stärksten Bindungen in der Chemie“. Das Journal of Physical Chemistry A . 117 (36): 8981–8995. doi: 10.1021 / jp406200w
  • Luo, YR (2007). Umfassendes Handbuch chemischer Bindungsenergien . Boca Raton: CRC Press. ISBN 978-0-8493-7366-4.

Similar Posts

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.