Entalpía de enlace: Definición, cálculos y valores

Definición

Cuando estábamos creciendo y jugábamos con nuestro propio conjunto de bloques de construcción, uníamos las cosas y las separábamos, dependiendo de lo que queríamos hacer. Para viviendas y desarrollos nuevos, las estructuras antiguas a veces necesitan ser remodeladas o demolidas totalmente para construir una nueva estructura y diseño. Ya sea para construir bloques o casas, romper cosas y juntarlas para hacer algo nuevo es algo que requiere energía.

Cuando se trata de ecuaciones químicas, al igual que en los bloques de construcción, para hacer algo nuevo, los enlaces químicos se rompen para que se puedan formar nuevos enlaces. Romper enlaces requiere energía, y esta energía es lo que llamamos entalpía de enlace .

La entalpía de enlace , también conocida como energía de enlace , es la energía que se necesita para romper un enlace particular en un compuesto gaseoso . La unidad que expresa la entalpía de enlace es kilojulios por mol, o kJ / mol. Por ejemplo, la energía requerida para romper un enlace entre C y H en el compuesto metano, CH4, es 413 kJ / mol.

Valores de entalpía de enlace

Los valores de entalpía de enlace son el valor de la energía (la unidad está en kJ / mol) necesaria para romper un enlace químico particular a una temperatura de 298 K o 25 grados Celsius. Para cada enlace químico, existen diferentes valores de entalpías de enlace.

Si la energía de enlace es alta, entonces eso significa que se necesita una energía alta para romper este enlace porque el enlace es fuerte y lo más probable es que la molécula sea estable y no muy reactiva. Por ejemplo, gasta más energía si está tratando de romper algo que está clavado en comparación con algo que está pegado con cinta adhesiva.

Los enlaces dobles tienen entalpías de enlace más altas que los enlaces simples porque los enlaces dobles son más difíciles de romper. Por lo tanto, también se deduce que los enlaces triples generalmente tienen valores de entalpía de enlace más altos que los enlaces dobles y los enlaces simples. Al igual que una pila de papel, si intenta rasgarlo, es muy difícil, en comparación con cuando intenta rasgar una sola hoja de papel.

Cambio de entalpía de reacción

Cuando los enlaces se rompen y se forman, hay un cambio de energía involucrado, por lo que cambia la entalpía de la reacción. Los valores de las entalpías de enlace de diferentes enlaces se pueden utilizar para calcular el cambio de entalpía de una reacción. El cambio de entalpía de una reacción es la cantidad de energía absorbida o liberada en una reacción. El cambio de entalpía se indica con el símbolo deltaH y se puede calcular mediante la siguiente fórmula:

El valor del cambio de entalpía de una reacción puede determinar si la reacción es endotérmica o exotérmica. Si el cambio de entalpía de la reacción es negativo , entonces la reacción es exotérmica , lo que significa que se libera energía y se forman enlaces más fuertes que los que se rompen.

Si el cambio de entalpía de la reacción es positivo , entonces la reacción es endotérmica , es decir, se necesita o se absorbe energía para romper los enlaces y se forman enlaces más débiles que los que se rompen.

Ejemplo de cálculo 1 :

Repasemos algunos ejemplos sobre cómo calcular el cambio de entalpía de reacción:

Calcule el cambio de entalpía de la reacción de la reacción entre gas hidrógeno y gas cloro para formar ácido clorhídrico. ¿Esta reacción es endotérmica o exotérmica?

Solución:

Es mejor dibujar la fórmula estructural para que podamos ver cuáles son los enlaces presentes en el compuesto químico.

Necesitamos información sobre las energías de enlace antes de que podamos aplicar nuestras ecuaciones. El enlace entre dos hidrógenos es 432 kJ / mol. El enlace entre dos cloruros es 239 kJ / mol. Y el enlace entre el hidrógeno y el cloruro es 427 kJ / mol.

Ahora podemos usar la siguiente ecuación y sustituir. Debemos tener en cuenta que el HCl tiene un coeficiente de 2 frente a él, por lo que el valor de entalpía de enlace del HCl también debe multiplicarse por 2:

Respuesta final:

El cambio de entalpía de reacción es -183 kJ / mol, un valor negativo, por lo que la reacción es exotérmica.

Ejemplo de cálculo 2 :

Hagamos otro ejemplo. ¿Cuál es el cambio de entalpía de la siguiente reacción? ¿Se libera o absorbe energía?

Solución:

Cuando dibujamos los productos y reactivos para esta reacción en particular, tenemos la siguiente ilustración:

Necesitamos información sobre las energías de enlace antes de que podamos aplicar nuestra ecuación. El enlace entre dos hidrógenos es 432 kJ / mol. Un triple enlace entre carbonos es 839 kJ / mol. El enlace entre el carbono y el hidrógeno es 413 kJ / mol y el enlace entre dos carbonos es 347 kJ / mol.

Ahora podemos usar la siguiente ecuación y sustituir. Debemos tener en cuenta que H2 tiene un coeficiente de 2 delante de él, por lo que el valor de entalpía de enlace de H2 también debe multiplicarse por 2. También debemos tener en cuenta que para C2H2, hay un C- (triple enlace) -C y dos enlaces CH. Para C2H6, hay 6 enlaces CH y un enlace CC. Usando la ecuación, tenemos:

Respuesta final:

El cambio de entalpía de la reacción es -296 kJ / mol, un valor negativo, por lo que la reacción libera calor porque es exotérmica

Resumen de la lección

Se necesita energía para romper los enlaces en un compuesto químico. La entalpía de enlace es la energía necesaria para romper enlaces en un compuesto químico en estado gaseoso. La unidad de entalpía de enlace es kJ / mol. Los diferentes tipos de enlaces tienen diferentes entalpías de enlace. Cuanto mayor sea la entalpía de enlace, más difícil será romper el enlace porque se requiere más energía para romper ese enlace en particular.

En general, los enlaces triples tienen entalpías de enlace más altas que los enlaces dobles y sencillos. Los enlaces dobles tienen entalpías de enlace más altas que los enlaces simples. Esto se debe a que se requiere más energía para romper los enlaces triples en comparación con los enlaces simples y dobles.

Los valores de entalpía de enlace se pueden utilizar para calcular el cambio de entalpía de las reacciones. El signo del cambio de entalpía de la reacción indica si la energía se absorbe ( endotérmica ) o se libera ( exotérmica ) en una reacción química. El cambio de entalpía de reacción es positivo cuando se absorbe energía (endotérmico) y negativo cuando se libera energía (exotérmico).