Skip to main content
All Chemistry

Приложение V. Энергия связи и энергия диссоциации связи

Лайнус Полинг, Питер Полинг - Химия

В разд. 6.12 было отмечено, что можно найти такой набор значений энергий связей, сумма которых по всем связям молекулы, удовлетворительно описывающейся одной валентной структурой, равна теплоте образования вещества в газообразном состоянии из атомов соответствующих элементов. Подобный набор значений энергий связи приведен в табл. V.1. Точность большинства значений ~3 кДж·моль−1, так что рассчитанным с их помощью значениям можно доверять в тех же пределах — примерно 3 кДж·моль−1 на связь (см. примеры в конце данного приложения).

Таблица V.1. Значения энергии связи для некоторых одинарных связей, кДж·моль−1

H—H436C—H415Si—Cl396
Li—Li111Si—H295Si—Br289
Na—Na75N—H391Si—I213
K—K55P—H322Ge—Cl408
Rb—Rb52As—H245N—O175
Cs—Cs45O—H463N—F270
B—B225S—H368N—Cl200
C—C344Se—H277P—O360
Si—Si187Te—H241P—F486
Ge—Ge157H—F563P—Cl317
Sn—Sn143H—Cl432P—Br266
N—N159H—Br366P—I218
P—P217H—I299As—O311
As—As134B—C312As—F466
Sb—Sb126B—O460As—Cl288
Bi—Bi105B—S276As—Br236
O—O143B—F582As—I174
S—S266B—Cl388O—F212
Se—Se184B—Br310O—Cl210
Te—Te168C—Si290O—Br217
F—F158C—N292O—I241
Cl—Cl243C—O350S—Cl277
Br—Br193C—S259S—Br239
I—I151C—F443Se—Cl243
Li—H245C—Cl328Cl—F251
Na—H202C—Br276Br—F249
K—H182C—I240Br—Cl218
Rb—H167Si—O432I—F281
Cs—H175Si—S227I—Cl210
B—H331Si—F590I—Br178

Значения для одинарных связей, не приведенных в таблице, можно приближенно оценить по соотношению, содержащему разности электроотрицательностей

$$E(\mathrm{A}\text{—}\mathrm{B}) = \tfrac{1}{2}\{E(\mathrm{A}\text{—}\mathrm{A}) + E(\mathrm{B}\text{—}\mathrm{B})\} + 100(x_\mathrm{A} - x_\mathrm{B})^2 - 6{,}5(x_\mathrm{A} - x_\mathrm{B})^4\ \text{кДж·моль}^{-1} \tag{V.1}$$

Так, до настоящего врермени или времени (по мнению редакции сайта) не произведено определения теплоты образования Br2O — нестабильного вещества, структуру молекулы которого можно записать в виде

Электронная формула молекулы Br2O: атом кислорода связан одинарными связями с двумя атомами брома

Используя уравнение (V.1) и значения электроотрицательностей (табл. 6.3), получим для энергии связи Br—O величину 215 кДж·моль−1

$$E(\mathrm{Br}\text{—}\mathrm{O}) = \tfrac{1}{2}(193 + 143) + 100(3{,}5 - 2{,}8)^2 - 6{,}5(3{,}5 - 2{,}8)^4 = 168 + 49 - 2 = 215\ \text{кДж·моль}^{-1}$$

Следовательно, для теплоты образования Br2O (г.) из атомов получим величину 430 кДж·моль−1. Используя значения энтальпии образования атомов из простых веществ в их стандартных состояниях (табл. V.3), можно получить расчетное значение стандартной теплоты образования

2Br (г.) + O (г.) → Br2O (г.) + 430 кДж·моль−1

Br2 (ж.) → 2Br (г.) − 224 кДж·моль−1

1/2O2 (г.) → O (г.) − 249 кДж·моль−1

Br2 (ж.) + 1/2O2 (г.) → Br2O (г.) − 43 кДж·моль−1

Итак, расчет показывает, что значение теплоты образования Br2O равно небольшой отрицательной величине. Отрицательное значение этой величины может служить объяснением того, почему это вещество легко разлагается.

Величины энергий для кратных связей приведены в табл. V.2.

Таблица V.2. Значения энергий связи для некоторых кратных связей, кДж·моль−1

C=C615(−73)аC≡C812(−220)
N=N418(+100)N≡N946(+469)
O=Oб402(+116)C≡N890(+14)
C=N615(+31)P≡P490(−161)
C=O725(+25)
C=S477(−41)

а Значения в скобках равны (A=B) − 2(A—B) и (A≡B) − 3(A—B). Положительный знак указывает на то, что структура с двойными или тройными связями является более стабильной, чем структура с одинарными связями.

б Это значение соответствует первому возбужденному состоянию молекулы O2, т. е. синглетному состоянию, которое можно считать содержащим двойную связь.

Приведенные в табл. V.3 значения ΔH реакции X (станд. сост.) → X (г.) полезны для определения перехода от значений теплот образования из атомов к значениям стандартных теплот образования.

Таблица V.3. Энтальпии некоторых одноатомных элементов в газообразном состоянии (по отношению к энтальпиям элементов в их стандартном состоянии), кДж·моль−1

H218,0
Li160,7C715,0N472,7O249,2F78,9
Na107,8Si443,5P333,9S279Cl121,0
K89,2Ge328As254Se202Br111,9
Rb86Sn301Sb254Te199I106,9
Cs79Pb194Bi208

Энергия диссоциации связи

Энергия диссоциации связи в молекуле — это энергия, необходимая для разрыва данной связи, т. е. для расщепления молекулы на две части, ранее соединявшиеся этой связью. Так, энергия диссоциации связи C—C в этане H3C—CH3 есть энтальпия диссоциации молекулы этана на два метильных радикала CH3.

Для двухатомных молекул энергия связи и энергия диссоциации связи совпадают. Для многоатомных молекул они, вообще говоря, различны. Сумма энергий последовательной диссоциации связей, конечно, равна сумме энергий связи.