Kluczowa różnica między energią wiązania a energią dysocjacji wiązania polega na tym, że energia wiązania jest wartością średnią, podczas gdy energia dysocjacji wiązania jest szczególną wartością dla konkretnego wiązania.
Jak zaproponował amerykański chemik G. N. Lewis, atomy są stabilne, gdy zawierają osiem elektronów w powłoce walencyjnej. Większość atomów ma mniej niż osiem elektronów w powłokach walencyjnych (z wyjątkiem gazów szlachetnych z grupy 18 układu okresowego); dlatego nie są stabilne. Stąd te atomy mają tendencję do reagowania ze sobą, aby stać się stabilnymi. Może wystąpić poprzez tworzenie wiązań jonowych, kowalencyjnych lub metalicznych w zależności od elektroujemności atomów. Gdy dwa atomy mają podobną lub bardzo niską różnicę elektroujemności, reagują ze sobą, tworzą wiązanie kowalencyjne przez wspólne elektrony. Energia wiązania i energia dysocjacji wiązania to dwie koncepcje dotyczące kowalencyjnych wiązań chemicznych.
Co to jest energia obligacji?
Kiedy tworzą się wiązania, pewna ilość energii zostaje uwolniona. W przeciwieństwie do tego, zerwanie wiązania wymaga pewnej ilości energii. Dla pewnego wiązania chemicznego energia ta jest stała. I nazywamy to energią wiązania. Zatem energia wiązania to ilość ciepła potrzebna do rozbicia jednego mola cząsteczki na odpowiadające mu atomy.
Ponadto energię wiązania chemicznego możemy obserwować w różnych postaciach, takich jak energia chemiczna, energia mechaniczna czy energia elektryczna. Jednak ostatecznie wszystkie te energie zamieniają się w ciepło. Dlatego możemy zmierzyć energię wiązania w kilodżulach lub kilokaloriach.
Rysunek 01: Energia wiązań
Co więcej, energia wiązania jest wskaźnikiem siły wiązania. Na przykład silniejsze wiązania są trudne do rozerwania. Dlatego ich energie wiązania są większe. Z drugiej strony słabe wiązania mają małe energie wiązania i są łatwe do rozerwania. Energia wiązania wskazuje również odległość wiązania. Wyższe energie wiązania oznaczają, że odległość wiązania jest niewielka (a zatem siła wiązania jest wysoka). Ponadto, gdy energia wiązania jest niska, odległość wiązania jest wyższa. Jak wspomniano we wstępie, elektroujemność odgrywa rolę w tworzeniu wiązań. Stąd elektroujemność atomów również przyczynia się do energii wiązania.
Co to jest energia dysocjacji wiązania?
Energia dysocjacji wiązania jest również miarą siły wiązania. Możemy to zdefiniować jako zmianę entalpii zachodzącą, gdy wiązanie ulega rozerwaniu przez homolizę. Energia dysocjacji wiązania jest specyficzna dla pojedynczego wiązania.
W tym przypadku to samo wiązanie może mieć różne energie dysocjacji wiązania w zależności od sytuacji. Na przykład w cząsteczce metanu znajdują się cztery wiązania C-H, a wszystkie wiązania C-H nie mają takiej samej energii dysocjacji wiązania.
Rysunek 02: Niektóre energie dysocjacji wiązań dla kompleksów koordynacyjnych
Stąd w cząsteczce metanu energie dysocjacji wiązania dla wiązań C-H wynoszą 439 kJ/mol, 460 kJ/mol, 423 kJ/mol i 339 kJ/mol. Dzieje się tak dlatego, że pierwsze zerwanie wiązania tworzy rodnik na drodze homolizy, tym samym drugie zerwanie wiązania następuje od rodnika, który wymaga więcej energii niż pierwszy. Podobnie, krok po kroku, zmieniają się energie dysocjacji wiązania.
Jaka jest różnica między energią wiązania a energią dysocjacji wiązania?
Energia wiązania to średnia wartość energii dysocjacji wiązania w fazie gazowej (zwykle w temperaturze 298 K) dla wszystkich wiązań tego samego typu w obrębie tego samego związku chemicznego. Jednak energia wiązania i energia dysocjacji wiązania nie są takie same. Energia dysocjacji wiązań jest standardową zmianą entalpii, gdy wiązanie kowalencyjne jest rozszczepiane przez homolizę z wytworzeniem fragmentów; które są zwykle radykalnymi gatunkami. Dlatego kluczowa różnica między energią wiązania a energią dysocjacji wiązania polega na tym, że energia wiązania jest wartością średnią, podczas gdy energia dysocjacji wiązania jest szczególną wartością dla konkretnego wiązania.
Na przykład w cząsteczce metanu energie dysocjacji wiązania dla wiązań C-H wynoszą 439 kJ/mol, 460 kJ/mol, 423 kJ/mol i 339 kJ/mol. Jednak energia wiązania C-H metanu wynosi 414 kJ/mol, co jest średnią wszystkich czterech wartości. Ponadto, w przypadku cząsteczki, energia dysocjacji wiązania niekoniecznie musi być równa energii wiązania (jak w przypadku podanego powyżej przykładu metanu). Dla cząsteczki dwuatomowej energia wiązania i energia dysocjacji wiązania są takie same.
Poniższa infografika na temat różnicy między energią wiązania a energią dysocjacji wiązania zawiera więcej szczegółów na temat różnic.
Podsumowanie – Energia wiązań a energia dysocjacji wiązań
Energia dysocjacji wiązania różni się od energii wiązania. Energia wiązania to średnia wartość wszystkich energii dysocjacji wiązania cząsteczki. Stąd kluczowa różnica między energią wiązania a energią dysocjacji wiązania polega na tym, że energia wiązania jest wartością średnią, podczas gdy energia dysocjacji wiązania jest szczególną wartością dla konkretnego wiązania.
