Calcular la energía de enlace

La energía de enlace es un concepto importante en química que define la cantidad de energía requerida para romper un enlace entre un gas unido covalentemente. Este tipo de energía de enlace no se aplica a los enlaces iónicos. Cuando dos átomos se unen para formar una nueva molécula, es posible determinar qué tan fuerte es el enlace entre los átomos midiendo la cantidad de energía requerida para romper ese enlace. Recuerda, un solo átomo no tiene energía de enlace; es el enlace entre dos átomos el que tiene energía. Para calcular la energía de enlace de una reacción, simplemente determine el número total de enlaces rotos y luego reste el número total de enlaces formados.

Pasos

Parte 1 de 2: Determinación de los enlaces rotos y formados

Imagen titulada Calculate Bond Energy Step 1
1. Definir la ecuación para calcular la energía de enlace. La energía de enlace se define por la suma de todos los enlaces rotos menos la suma de todos los enlaces formados: ΔH = ∑H(lazos rotos) - H(enlaces formados). ΔH es el cambio en la energía de enlace, también llamada entalpía de enlace y ∑H es la suma de las energías de enlace para cada lado de la ecuación.
  • Esta ecuación es una forma de la Ley de Hess.
  • La unidad de energía de enlace es kilojulios por mol, o kJ/mol.
Imagen titulada Calculate Bond Energy Step 2
2. Dibuja la ecuación química que muestra todos los enlaces entre las moléculas. Cuando una ecuación de reacción se escribe simplemente con símbolos químicos y números, es útil trazar esta ecuación para mostrar todos los enlaces entre los diferentes elementos y moléculas. Con esta representación visual, puede contar fácilmente todos los enlaces que se rompen y se forman en el lado de la reacción y el producto de la ecuación.
  • Recuerda que el lado izquierdo de la ecuación contiene todos los reactivos y el lado derecho contiene todos los productos.
  • Los enlaces simples, dobles y triples tienen diferentes energías de enlace, así que asegúrese de dibujar el diagrama que muestra los enlaces correctos entre los elementos.
  • Por ejemplo, si usas la ecuación H2(g) + br2(gramo) ---> 2 HBr(g) indicaría una reacción entre 2 hidrógeno y 2 bromo, entonces esto se vería como H-H + Br-Br ---> 2 HAB. Los guiones representan enlaces simples entre los elementos en los reactivos y los productos.
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    3. Aprenda las reglas para contar enlaces rotos y formados. En la mayoría de los casos, las energías de enlace que utilice para estos cálculos serán promedios. El mismo enlace puede tener una energía de enlace ligeramente diferente en función de la molécula en la que se forma; es por eso que generalmente se usan energías de enlace promedio..
  • Un enlace simple, doble y triple se tratan como un enlace roto. Todos tienen diferentes energías de enlace, pero solo cuentan como un solo enlace roto.
  • Lo mismo se aplica a la formación de un enlace simple, doble o triple. Estos se cuentan como un enlace sencillo formado.
  • En nuestro ejemplo, todos los enlaces son enlaces simples.
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    4. Elija los enlaces rotos en el lado izquierdo de la ecuación. El lado izquierdo contiene los reactivos. Estos representan todos los enlaces rotos en la ecuación. Este es un proceso endotérmico que requiere la absorción de energía para romper los enlaces.
  • En nuestro ejemplo, el lado izquierdo tiene 1 enlace H-H y 1 enlace Br-Br.
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    5. Cuente los enlaces formados en el lado derecho de la ecuación. El lado derecho contiene todos los productos. Estos son todos los lazos que se formarán. Este es un proceso exotérmico que libera energía, generalmente en forma de calor.
  • En nuestro ejemplo, el lado derecho tiene 2 enlaces H-Br.
  • Parte 2 de 2: Cálculo de la energía de enlace

    Imagen titulada Calculate Bond Energy Step 6
    1. Busque las energías de enlace de los enlaces en cuestión. Hay muchas tablas que contienen información sobre las energías de enlace promedio para un enlace específico. Estas tablas se pueden encontrar en línea o en un libro de química. Es importante señalar que estas energías de enlace son siempre para moléculas en estado gaseoso.
    • En nuestro ejemplo, debe encontrar la energía de enlace para un enlace H-H, un enlace Br-Br y un enlace H-Br.
    • H-H = 436 kJ/mol, Br-Br = 193 kJ/mol y H-Br = 366 kJ/mol.
    • Para calcular la energía de enlace de las moléculas en estado líquido, también debe buscar el cambio de entalpía de la vaporización de la molécula líquida. Esta es la cantidad de energía necesaria para convertir el líquido en un gas. Este número se suma a la energía de enlace total.
    • Por ejemplo: si tienes agua líquida, agregarías el cambio de entalpía de la evaporación del agua (+41 kJ) a la ecuación.
    Imagen titulada Calculate Bond Energy Step 7
    2. Multiplique las energías de enlace por el número de enlaces rotos. En algunas ecuaciones, el mismo enlace se puede romper varias veces. Por ejemplo, supongamos que la molécula contiene cuatro átomos de hidrógeno, entonces la energía de enlace del hidrógeno debe contarse cuatro veces o multiplicarse por 4.
  • En nuestro ejemplo, solo hay un enlace de cada molécula, por lo que las energías de enlace simplemente se multiplican por uno.
  • HH = 436 x 1 = 436 kJ/mol
  • Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
  • Imagen titulada Calculate Bond Energy Step 8
    3. Suma todas las energías de enlace de los enlaces rotos. Una vez que haya multiplicado las energías de los enlaces por el número de enlaces individuales, deberá sumar todos los enlaces del lado de la reacción.
  • En nuestro ejemplo, la suma de los enlaces rotos es H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol.
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    4. Multiplique las energías de enlace por el número de enlaces formados. Al igual que hiciste con los enlaces rotos en el lado de la reacción, multiplicarás el número de enlaces formados por la energía de enlace respectiva. Si se forman cuatro enlaces de hidrógeno, entonces tienes que multiplicar esa energía de enlace por cuatro.
  • En nuestro ejemplo hemos formado 2 enlaces H-Br, por lo que la energía de enlace del H-Br (366 kJ/mol) se multiplicará por dos: 366 x 2 = 732 kJ/mol.
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    5. Sume todas las energías de enlace formadas. Nuevamente, tal como lo hizo con los enlaces rotos, sumará todos los enlaces formados en el lado del producto. A veces solo has formado un producto y puedes saltarte este paso.
  • En nuestro ejemplo, solo se forma un producto, por lo que la energía de los enlaces formados es simplemente la energía de los enlaces 2H-Br, o 732 kJ/mol.
  • Imagen titulada Calculate Bond Energy Step 11
    6. Reste los enlaces formados de los enlaces rotos. Una vez que hayas sumado todas las energías de enlace de ambos lados, simplemente resta los enlaces formados de los enlaces rotos. Recuerda la ecuación: ΔH = ∑H(enlaces rotos) - H(enlaces formados). Rellene los valores calculados en la ecuación y calcule la suma menos.
  • En nuestro ejemplo: ΔH = ∑H(lazos rotos) - H(enlaces formados) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
  • Imagen titulada Calculate Bond Energy Step 12
    7. Determinar si toda la reacción fue endotérmica o exotérmica. El paso final para calcular la energía de enlace es determinar si la reacción libera energía o la consume. Una reacción endotérmica (que consume energía) tendrá una energía de enlace final positiva, mientras que una reacción exotérmica (que libera energía) tendrá una energía de enlace negativa.
  • En nuestro ejemplo, la energía de enlace final es negativa, por lo que la reacción es exotérmica.

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