Energias de enlace

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ENERGÍA DE ENLACE

La energía de enlace es la medida de la estabilidad del enlace que une a los átomos; es el cambio de entalpía para romper un mol de enlaces de gas perfecto; en sólidos y en líquidos, la energía de los enlaces está influenciada por las moléculas vecinas.

Para moléculas de un solo elemento, como el hidrógeno, la energía necesaria para romper el enlace covalente es el cambiode entalpía de la reacción que descompone un mol de hidrógeno gas perfecto en dos mol de átomos de hidrógeno gas perfecto:

H2(g) = 2H(g) EH-H = Hº = 436.4 kJ

Las energías de enlaces son mayores entre más estable sea el enlace. Moléculas de un solo elemento con enlaces doble o triple requieren más energía para descomponerlas en átomos gaseosos, así para el oxígeno y el nitrógenorespectivamente se tiene:

O2(g) = 2O(g) EO=O = Hº = 498.7 kJ

N2(g) = 2N(g) ENN = Hº = 941.4 kJ

Estas reacciones también son las de formación de dos moles de átomos gaseosos, o sea que la energía del enlace covalente en la molécula de hidrógeno, gas perfecto, es el doble del calor de formación de un mol de átomos de hidrógeno gas perfecto; la del enlace doble del oxígeno es eldoble del calor de formación del mol de átomos de oxígeno y la del mol de enlaces triples del nitrógeno, es el doble del calor de formación de un mol de átomos de nitrógeno.

Empleando información de energías de enlace se puede determinar el cambio de entalpía de las reacciones entre gases perfectos, así por ejemplo, el cambio de entalpía de la reacción H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g), que es elde la reacción de formación de dos moles de ácido clorhídrico gaseoso, es equivalente a la suma de cambios de entalpía de los siguientes procesos:

2H(g) + 2Cl(g) = 2HCl Hº = - 2Hº atomización de HCl o -2EH-Cl
H2(g) = 2H(g) Hº = 2Hº atomización de H2 o EH-H
Cl2(g) = 2Cl(g) Hº = 2Hº atomización de Cl2 o ECl-Cl
H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g) Hº = 2Hºformación de HCl o -2EH-Cl + EH-H + ECl-Cl

El proceso global en términos de energías de enlace tiene las energías de enlace de las moléculas de reactivo con signo positivo y las energías de enlace del producto con signo negativo o sea que el cambio de entalpía de la reacción de formación de dos mol de ácido clorhídrico es la suma de la energía suministrada para destruir enlaces y la energíaliberada en la formación de los nuevos. La energía liberada en un proceso difiere en signo de la proporcionada para el proceso inverso, es por esto que con el signo menos que precede a la energía del enlace de H-Cl se contabiliza la energía liberada para obtenerlo desde los átomos en estado de gas perfecto.

Con base en otros ejercicios de aplicación se puede llegar a generalizar que el cambio deentalpía de las reacciones entre gases perfectos requiere contabilizar las energías de enlaces en los estados inicial y final empleando el símbolo νe para los coeficientes “estequiométricos” de los enlaces; guardando la misma convención de los coeficientes estequiométricos de las reacciones químicas, que sean positivos para los productos y negativos para los reactivos, se obtiene para el cambiode entalpía de la reacción con base en energías de enlace:

Hº = -Σνe,kEk

Extender la aplicación de las energías de enlace para determinar el cambio de entalpía de reacciones con moléculas poliatómicas en fase gaseosa es algo expedito; sin embargo debe advertirse que la energía de los enlaces que se encuentra en diferentes tablas es una energía de enlace promedio, por ello su uso sirve sólopara realizar estimativos y no cálculos exactos del cambio de energía del proceso. Se puede verificar esta afirmación contrastando los cambios de entalpía de las reacciones de formación que se encuentran para las sustancias en fase gaseosa. Así por ejemplo, en la reacción de formación de un mol de agua, el calor de formación que se encuentra en tablas como la que proporciona Smith y Van Ness es:...
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