Energija disocijacije veze

Energija razlaganja hemijske veze (BDE), energija disicijacije veze ili D₀ je mera snage hemijske veze. Može biti definisana kao standardna entalpijska promena kada se veze raskidaju putem homolize,^[1] sa reaktantima i proizvodima na K=0 (apsolutnoj nuli). Na primer, energija razlaganja C–H veze u etanu (C₂H₆) je određena procesom:

CH₃CH₂–H → CH₃CH₂• + H

D₀ = ΔH = 101,1 kcal/mol = 423.0 kJ/mol = 4.40 eV (po vezi)

Definicija BDE i srodnih parametara

Energija raskidanja hemijske veze se ponekad označava i kao entalpija disocijacije veze (ili vezna entalpija), ali ovi termini nisu striktni ekvivalenti, kao što se kasnija obično navodi za gornju entalpijsku reakciju na 298 K (standardni uslovi), umesto na 0 K. To se razlikuje od D₀ za oko 1,5 kcal/mol (6 kJ/mol), u slučaju veze sa vodonikom u velikim organskim molekulima.^[2] Ipak, termin energija razlaganja veze i simbol D^o često se upotrebljavaju i za reakciju entlapije na 298 K.^[3]

Odnos BDE - energija veze

Izuzev diatomskih molekula, energija razlaganje veze se razlikuje od energije veze, proseka koji se izračunava iz zbira energija razlaganja svih veza u molekulu.^[4]

Na primer, veza H O–H, u molekulu vode (H–O–H) ima 493,4 kJ/mol energije razlaganja, a potrebno je 424,4 kJ/mol da se raskine ostatak veze O–H. Energija kovalentne veze O–H u vodi je 458,9 kJ/mol, koja je prosek tih iznosa. Disocijacijska energija vodonikove veze u vodi je oko 23 kJ/mol.^[5]

Na isti način, za uklanjanje uzastopnih atoma vodika iz metanskih veza, energije razlaganja veze su: 104 kcal/mol (435 kJ/mol), za D(CH₃–H) 106 kcal/mol (444 kJ/mol) za D(CH₂–H): 106 kcal/mol (444 kJ/mol), za D(CH–H) i konačno 81 kcal/mol (339 kJ/mol) za D(C–H). Energija veze je, tako, 99 kcal/mol ili 414 kJ/mol (prosečna energija disocijacije veza). Treba uočiti da je C-H BDE 99 kcal/mol.

Nakon disocijacije, ako se formiraju nove veze većih energija raskidanja veze, ovi proizvodi su na nižim entalpijama, javlja se neto gubitak energije, a time je i ukupni proces egzoterman. Konkretno, pretvaranje slabe dvostruke veze u O₂ u jaču vezu u CO₂ i H₂O daje egzotermno sagorevanje.^[6]

Homolitsko ili heterolitsko razlaganje

Veze se mogu raskinuti simetično ili asimetrično. Prvo se zove homoliza i osnova je za obične BDE. Asimetrično razlaganje veza se zove heteroliza. Za molekulski vodonik, alternative su:

H₂ → 2 H•ΔH = 104 kcal/mol (vidi tabelu ispod)

H₂ → H⁺ + H⁻ ΔH = 66 kcal/mol (u vodi)

Bromougljenici su često labilni i upotrebljivi za gašenje požara.

Veza	Opis veze	Energija raskidanja veze (298 K)			Napomena
Veza	Opis veze	(kcal/mol)	(kJ/mol)	(eV)	Napomena
C–C	C–C veza	83–85	347–356	3,60–3,69	Jaka, ali slabija od C–H veze
Cl–Cl	Hlor	58	242	2,51	Označeno žućkastom bojom ovog gasa
Br–Br	Brom	46	192	1,99	Označeno smećkastom bojom Br₂ izvora Br^. radikala
I–I	Jod	36	151	1,57	Označeno purpurastom bojom I₂ izvora I^. radikala
H–H	Vodonik	104	436	4,52	Jaka, nepolarizirajuća veza razloživa samo metalima i jakim oksidansima
O–H	Hidroksil	110	460	4,77	Nešto jača od C–H veze
O=O	Kiseonik	119	498	5,15	Jača nego jednostruke veze, slabija nego mnoge dvostruke veze
N≡N	Azot	226	945	9,79	Jedna od najjačih veza velika energija aktivacije u proizvodnja amonijaka

Navedeni podaci pokazuju kako prednosti veza variraju u odnosu na periodni sistem. Postoji veliki interes, posebno u organskoj hemiji, za relativne snage veza u okviru date grupe spojeva.

Veza	Opis veze	Energija raskidanja veze (298 K)		Napomena
Veza	Opis veze	(kcal/mol)	(kJ/mol)	Napomena
H₃C–H	Metilna C–H veza	105	439	Jedana od najjačih alifatskih C–H veza
C₂H₅-H	Etilna C–H veza	101	423	Nešto slabija od H₃C–H
(CH₃)₃C–H	Tercijarna C–H veza	96,5	404	Tercijarni radikali su stabilizirani
CH₂CH–H	Vinilna C–H veza	111	464	Vinil radikali su retki
HC₂-H	Acetilenska C–H veza	133	556	Acetilenski radikali su veoma retki
C₆H₅-H	Fenilna C–H veza	113	473	Poredive sa vinil radikalima, retke
CH₂CHCH₂-H	Alilna C–H veza	89	372	Takve veze ispoljavaju pojačanu reaktivnost
C₆H₅CH₂-H	Benzilna C–H veza	90	377	Akin- alil C–H veze Takve veze ispoljavaju pojačanu reaktivnost
H₃C–CH₃	Alkanska C–C veza	83–85	347–356	Mnogo slabija od C–H veze
H₂C=CH₂	Alkenska C=C veza	146–151	611–632	Oko 2x jača C–C jednostruke veze
HC≡CH	Alkinska C≡C trostruka veza	200	837	Oko 2,5x jača od C–C jednostruke veze

Vidi još

Reference

^ Gold Book (1994): Bond dissociation energy |file=B00699.
^ Blanksby, S. J.; Ellison, G. B. (2003). „Bond Dissociation Energies of Organic Molecules”. Acc. Chem. Res. 36 (4): 255—263. PMID 12693923. doi:10.1021/ar020230d.
^ Darwent, B. deB. (1970). "Bond Dissociation Energies in Simple Molecules" Nat. Stand. Ref. Data Ser., Nat. Bur. Stand. (U.S.) 31, 52 pages.
^ Morrison & Boyd Organic Chemistry 4th Ed. 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] Gold Book (1994): Bond dissociation energy |file=B00699.

[BDE-2] Blanksby, S. J.; Ellison, G. B. (2003). „Bond Dissociation Energies of Organic Molecules”. Acc. Chem. Res. 36 (4): 255—263. PMID 12693923. doi:10.1021/ar020230d.

[Darwent1970-3] Darwent, B. deB. (1970). "Bond Dissociation Energies in Simple Molecules" Nat. Stand. Ref. Data Ser., Nat. Bur. Stand. (U.S.) 31, 52 pages.

[4] Morrison & Boyd Organic Chemistry 4th Ed. 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]