Calcolatore di entalpia di legame

Risultati

Una stima approssimativa per reazioni in fase gassosa: le energie medie di legame non tengono conto dell'ambiente di ogni legame, quindi aspettati differenze di decine di kJ/mol rispetto a un calcolo con le entalpie di formazione.

Come usare il calcolatore di entalpia di legame

1. 1. Disegna le strutture. Scrivi la struttura di Lewis di ogni reagente e prodotto, così da vedere ciascun legame. Lo strumento non deduce le strutture dalle formule, perché la stessa formula può contenere legami diversi.
2. 2. Elenca i legami rotti e formati. Digitali nei due riquadri — 4 C–H, 2 O=O — contando uno per ogni molecola nell'equazione bilanciata. Usa - per il legame singolo, = per il doppio e ≡ per il triplo. Puoi anche premere «+ rotti» o «+ formati» nella tabella, oppure scegliere una delle reazioni di esempio.
3. 3. Controlla l'elenco. Un legame che non è nella tabella viene segnalato con il suo nome. I legami che compaiono invariati da entrambi i lati possono essere omessi: si annullano.
4. 4. Leggi ΔH. La risposta è Σ rotti − Σ formati, con entrambe le somme, il subtotale di ogni legame e il procedimento. Una ΔH negativa significa che la reazione è esotermica.

Il metodo

Rompere un legame assorbe energia, e formarne uno ne rilascia. Se i legami che rompi nei reagenti costano più di quanta energia restituiscono i legami dei prodotti, la reazione assorbe calore nel complesso. Scritto come equazione, con D per l'energia media di legame:

ΔH ≈ Σ D(legami rotti) − Σ D(legami formati)

ΔH < 0: esotermica.  ΔH > 0: endotermica.

kJ per mole di reazione come scritta; 1 kcal = 4,184 kJ

La convenzione sui segni è quella che sorprende di più: le energie di legame sono numeri positivi, e la somma dei prodotti viene sottratta. Non scrivere ΔH = Σ prodotti − Σ reagenti, che è la regola per le entalpie di formazione. Usa la formula che corrisponde ai dati che hai, e non mescolarle in un unico calcolo.

Esempio svolto: combustione del metano

Per CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(g), il metano ha quattro legami C–H, ciascuna molecola di O₂ ha un legame O=O, l'anidride carbonica ha due legami C=O e ogni acqua ha due legami O–H. Con i valori medi della tabella:

• Rotti: 4 × 415 (C–H) + 2 × 498 (O=O) = 1660 + 996 = 2656 kJ
• Formati: 2 × 741 (C=O) + 4 × 464 (O–H) = 1482 + 1856 = 3338 kJ
• ΔH ≈ 2656 − 3338 = −682 kJ per mole di CH₄ bruciato

Perché differisce dai risultati con le entalpie di formazione

• Un'energia di legame è una media. Il legame C–H nel metano non è uguale al legame C–H nell'etanolo o nel benzene. La tabella dà un unico valore ricavato da molti composti, quindi ogni molecola si discosta un po'. Il C=O di 741 kJ/mol della tabella si adatta ad aldeidi e chetoni, mentre i legami C=O della CO₂, di circa 799 kJ/mol, sono più forti. Questa differenza spiega gran parte dello scarto dell'esempio sopra.
• Descrive solo i gas. Le energie di legame si riferiscono a singole molecole gassose, quindi la risposta è la ΔH in fase gassosa. Se un prodotto è acqua liquida, devi aggiungere l'entalpia di condensazione, circa −44,0 kJ per ogni mole di H₂O (285,8 − 241,8 dai valori di formazione del CRC).
• Non vede delocalizzazione o tensione. La risonanza nel benzene o nel carbonato, la tensione di anello e i legami a idrogeno rendono le molecole reali più stabili o meno stabili di quanto suggerisca la somma dei loro legami.
• Le entalpie di formazione sono misurate sui composti reali. ΔH°_rxn = ΣΔH°_f(prodotti) − ΣΔH°_f(reagenti) usa valori reali tabulati a 298 K, quindi è la risposta migliore ogni volta che i dati esistono. Usa le energie di legame quando mancano, o per vedere quali legami guidano la variazione di energia. Il Calcolatore di entalpia di reazione segue la via delle entalpie di formazione.

Domande frequenti

Come si calcola la ΔH con le entalpie di legame?

Somma l'energia necessaria per rompere ogni legame nei reagenti, somma l'energia rilasciata formando ogni legame nei prodotti e sottrai: ΔH ≈ Σ D(rotti) − Σ D(formati). Conta ogni legame una volta per molecola nell'equazione bilanciata. Per H₂ + Cl₂ → 2 HCl, è (436 + 243) − 2(432) = −185 kJ.

Perché rompere un legame è endotermico e formarne uno esotermico?

Gli atomi di un legame si trovano a un'energia più bassa di quella che avrebbero separati, quindi separarli richiede energia, e lasciarli legarsi restituisce quell'energia. Nei due sensi si tratta della stessa quantità, ed è per questo che le energie di legame sono riportate come numeri positivi per la rottura.

Perché il mio risultato con le energie di legame non coincide con quello delle entalpie di formazione?

Le energie di legame sono medie per legami in fase gassosa, quindi ignorano l'ambiente particolare di ciascuna molecola e non possono tenere conto di liquidi, risonanza o tensioni. Differenze di decine di kJ/mol sono normali. Considera più accurato il risultato con le entalpie di formazione, quando disponi dei dati.

Devo elencare ogni legame delle molecole?

Solo quelli che cambiano. I legami identici in un reagente e in un prodotto compaiono in entrambe le somme e si annullano. Per C₂H₄ + H₂ → C₂H₆ puoi elencare solo C=C e H–H rotti e C–C e due C–H formati, e la risposta, −128 kJ, è la stessa che contando ogni legame.

Come si contano i legami in un doppio legame come O=O o C=C?

Un doppio legame è un solo legame con una propria energia, più grande, quindi va inserito come un'unica voce: O=O è 498 kJ/mol, non due legami O–O. Lo stesso vale per i tripli: N≡N è 946 kJ/mol.

Posso usare le entalpie di legame per reazioni con liquidi o solidi?

Solo dopo aver convertito tutto in gas. Aggiungi l'entalpia di vaporizzazione o di sublimazione per ogni specie che non è un gas, e considera il risultato con particolare cautela. Per le reazioni in soluzione, le entalpie di formazione o la calorimetria sono la via corretta.