A kötések entalpiájának meghatározása
A kötések entalpiájának meghatározása
A kötések entalpiájának meghatározására spektrális módszereket (lásd a 17.1. Szakaszt), elektron ütési módszereket (lásd 1.2. Szakasz) vagy termokémiai módszereket használnak. A termokémiai módszerek magukban foglalják az égés, képződés és más folyamatok entalpiumainak kalorimetrikus meghatározását. Az adatokat ezután a kötő enthalpusok kiszámításához használják. A kötés enthalpieit nem lehet közvetlen hőmérési mérésekkel meghatározni.
Kísérleti igazolás a következetesség és megközelítőleg konstans entalpia kötést a legkülönbözőbb vegyületek szolgálhatnak a standard moláris entalpiája égés a homológ sorozat alkánok (lásd. Sec. 17.1). Ha az alkanoi égési entalpiájának függvényét ábrázoljuk, mindegyiküket alkotó szénatomok számát egyenes vonalat kapjuk (5.12. Ábra). Az alkán-sorozat két egymást követő tagjának égéstermék standard mágneses entalpiuma közötti különbség körülbelül 660 kJ / mol (5.7. Táblázat). Szerkezete szerint az alkánok következő tagjai egy további -CH2- csoporttal különböznek az előző tagtól. Következésképpen a 660 kJ / mol érték megfelel a kötések disszociációjának és képződésének egy mól -CH2- csoport égetése során. Az egyes csoportok égetése -CH2-tartalmazza: 1) két C-H kötés disszociációját; 2) egy CC kötés disszociációja; 3) két C = O kettős kötés kialakulása egy molekula CO2 képződésében; 4) két H-O kötés kialakulása a H2O molekula kialakulásában.
Az alkán-sorozat 660 kJ / mol hozzávetőleges állandósága azt jelzi, hogy a sorozatba tartozó C-C és C-H kötések entalpiói jó egyezést mutatnak egymással.
A C-H kötés átlagos entalpiájának meghatározása
Annak érdekében, hogy meghatározzuk a C-H kötés átlagos entalpiáját a kísérleti adatokból, használhatjuk a metán atomizáció standard entalpiáját
A porlasztás ezen standard entalpiája négyszerese a kötés átlagos entalpiájának
A metán atomizáció standard entalpiája kiszámítható Hess-törvény alkalmazásával, ha ismert a következő folyamatok standard enthalpieinek kísérleti értékei:
1. Grafit-atomizáció standard entalpiája
Ezt az entalpiát a grafit gőznyomásának hőmérséklet-függőségének mérésével hozza létre.
2. A hidrogén atomizáció standard entalpiája
Ez az entalpia spektroszkópiai módszerekkel határozható meg.
3. Metán képződésének standard entalpiája
Ezt az értéket a metán elégetése és a szén-dioxid és víz képződésének standard entalpiájából lehet kiszámítani. Mindhárom entalpiát kalorimetriás módszerekkel kísérletileg lehet meghatározni.
Most alkalmazzuk Hess törvényét a (12) egyenletben leírt formában a metán atomizáció folyamatára:
Most a (13) egyenletet használjuk és megkapjuk
A C-H kötés átlagos entalpiájának kiszámításához rendelkezésre álló információk grafikusan ábrázolhatók entalpiával (5.13. Ábra).