طاقة الرابطة

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة

في الكيمياء ، تُعد طاقة الرابطة ( BE ) أحد مقاييس قوة الرابطة الكيميائية . وتُسمى أحيانًا متوسط ​​طاقة الرابطة ، أو إنثالبي الرابطة ، أو متوسط ​​إنثالبي الرابطة ، أو قوة الرابطة . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] يُعرّف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) طاقة الرابطة بأنها متوسط ​​قيمة طاقة تفكك الرابطة في الحالة الغازية (عادةً عند درجة حرارة 298.15 كلفن) لجميع الروابط من النوع نفسه ضمن النوع الكيميائي نفسه. [ 1 ]

تُعرف طاقة تفكك الرابطة (الإنثالبي) [ 4 ] أيضًا باسم طاقة كسر الرابطة، أو طاقة الرابطة، أو قوة الرابطة، أو طاقة الربط (اختصارًا: BDE ، أو BE ، أو D ). وهي تُعرَّف بأنها التغير القياسي في الإنثالبي للانشطار التالي: R— X → R + X. ويُرمز إلى BDE بـ Dº(R— X )، وعادةً ما تُشتق من المعادلة الكيميائية الحرارية.

د∘(R-X) =Δحو∘(R)+Δحو∘(X)-Δحو∘(RX)//

تُبيّن هذه المعادلة أن طاقة تفكك الرابطة (BDE) لرابطة معينة تساوي طاقة المكونات الفردية التي تُشكّل الرابطة عندما تكون حرة وغير مرتبطة، مطروحًا منها طاقة هذه المكونات عندما تكون مرتبطة معًا. وتُعطى هذه الطاقات بواسطة إنثالبي التكوين ΔHf ° للمكونات في كل حالة.

تتوفر قيم إنثالبي تكوين عدد كبير من الذرات والجذور الحرة والأيونات والتجمعات والمركبات على مواقع NIST و NASA و CODATA و IUPAC . ويستخدم معظم الباحثين قيم طاقة تفكك الرابطة عند درجة حرارة 298.15 كلفن. [ 5 ]

على سبيل المثال، طاقة الرابطة بين الكربون والهيدروجين في الميثان ( BE (C–H)) هي التغير في المحتوى الحراري (∆H ) الناتج عن تفكك جزيء واحد من الميثان إلى ذرة كربون وأربعة جذور هيدروجين ، مقسومًا على أربعة. تختلف القيمة الدقيقة لزوج معين من العناصر المرتبطة اختلافًا طفيفًا باختلاف الجزيء المحدد، لذا فإن طاقات الروابط المُجدولة هي عمومًا متوسطات لعدد من الأنواع الكيميائية النموذجية المختارة التي تحتوي على هذا النوع من الروابط. [ 6 ]

طاقة الرابطة مقابل طاقة تفكك الرابطة

طاقة الرابطة ( BE ) هي متوسط ​​طاقات تفكك جميع الروابط من نوع واحد في جزيء معين. [ 7 ] قد تختلف طاقات تفكك الروابط المختلفة من النوع نفسه حتى داخل الجزيء الواحد.

على سبيل المثال، يتكون جزيء الماء من رابطتين O–H مرتبطتين على شكل H–O–H. طاقة الرابطة لجزيء الماء هي متوسط ​​الطاقة اللازمة لكسر كل من رابطتي O–H بالتتابع:

على الرغم من أن الرابطتين متكافئتان في الجزيء المتناظر الأصلي، فإن طاقة تفكك الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين تختلف قليلاً تبعاً لوجود ذرة هيدروجين أخرى مرتبطة بذرة الأكسجين من عدمه. وبالتالي، تبلغ طاقة الرابطة في جزيء الماء 461.5 كيلوجول/مول (110.3 كيلوكالوري/مول). [ 8 ]

عند انكسار الرابطة، ينقسم زوج الإلكترونات الرابط بالتساوي إلى النواتج. تُسمى هذه العملية انشطار الرابطة المتجانس (الانشطار المتجانس؛ التحلل المتجانس) وتؤدي إلى تكوين جذور حرة. [ 9 ]

التنبؤ بقوة الرابطة عن طريق نصف القطر

يمكن تقدير قوة الرابطة بمقارنة أنصاف أقطار الذرات المكونة لها بطول الرابطة نفسها. على سبيل المثال، يُقدّر نصف قطر ذرة البورون بـ 85 بيكومترًا ، [ 10 ] بينما يبلغ طول رابطة B–B في رباعي كلوريد ثنائي البورون ، B₂Cl₄ ، 175 بيكومترًا. [ 11 ] بقسمة طول هذه الرابطة على مجموع أنصاف أقطار ذرات البورون، نحصل على نسبة

175 مساءً85 مساءً+85 مساءً=175 مساءً170 مساءً≈1.03{\displaystyle {\frac {175\ {\text{pm}}}{85\ {\text{pm}}+85\ {\text{pm}}}}={\frac {175\ {\text{pm}}}{170\ {\text{pm}}}}\approx 1.03}.

هذه النسبة أكبر بقليل من 1، مما يشير إلى أن الرابطة نفسها أطول قليلاً من الحد الأدنى المتوقع للتداخل بين سحابتي إلكترونات التكافؤ لذرتي البورون . وبالتالي، يمكننا استنتاج أن هذه الرابطة رابطة أحادية ضعيفة نسبياً.

في مثال آخر، يبلغ نصف قطر ذرة الرينيوم 135 بيكومترًا، [ 10 ] ويبلغ طول الرابطة Re–Re 224 بيكومترًا في المركب [Re₂Cl₈ ] ⁻² . وباتباع الخطوات نفسها المذكورة أعلاه ، نحصل على نسبة

224 مساءً135 مساءً+135 مساءً=224 مساءً270 مساءً≈ 0.83{\displaystyle {\frac {224\ {\text{pm}}}{135\ {\text{pm}}+135\ {\text{pm}}}}={\frac {224\ {\text{pm}}}{270\ {\text{pm}}}}\approx \ 0.83}.

هذه النسبة أقل بكثير من 1، مما يشير إلى وجود تداخل كبير بين سحابات إلكترونات التكافؤ لذرتي الرينيوم. من هذه البيانات، نستنتج أن هذه رابطة قوية جدًا. تجريبيًا، وُجد أن رابطة Re-Re في [ Re₂Cl₈ ] ⁻² رابطة رباعية . [ 12 ] هذه الطريقة في التحديد مفيدة جدًا للمركبات ذات الروابط التساهمية. [ 13 ]

العوامل المؤثرة على طاقة الرابطة الأيونية

في المركبات الأيونية ، تؤثر الكهرسلبية للذرتين المرتبطتين تأثيرًا كبيرًا على طاقة الرابطة بينهما. [ 14 ] ويُعبّر عن مدى هذا التأثير بطاقة الشبكة البلورية للمركب ، حيث تشير طاقة الشبكة البلورية الأكثر سلبية إلى قوة تجاذب أكبر بين الأيونات. وبشكل عام، يرتبط ازدياد فرق الكهرسلبية بقوة الروابط الأيونية. على سبيل المثال، يمتلك مركب كلوريد الصوديوم (NaCl) طاقة شبكة بلورية تبلغ -786 كيلوجول/مول، مع فرق كهرسلبية قدره 2.23 بين الصوديوم والكلور. في المقابل، يمتلك مركب يوديد الصوديوم (NaI) طاقة شبكة بلورية أقل تبلغ -704 كيلوجول/مول، مع فرق كهرسلبية مماثل أقل يبلغ 1.73 بين الصوديوم واليود. [ 15 ] [ 16 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 تريبتو، ريتشارد س. (1995). "طاقات الروابط والإنثالبيات: فرق غالبًا ما يتم تجاهله". مجلة التعليم الكيميائي . 72 (6): 497. Bibcode : 1995JChEd..72..497T . doi : 10.1021/ed072p497 .
  2. ↑ كريستيان، جيري د. (1973-03-01). "قوة الروابط الكيميائية". مجلة التعليم الكيميائي . 50 (3): 176. Bibcode : 1973JChEd..50..176C . doi : 10.1021/ed050p176 . hdl : 2060/19980004003 . ISSN 0021-9584 . 
  3. ↑ مارش، جيري (1985). الكيمياء العضوية المتقدمة: التفاعلات والآليات والبنية ( الطبعة الثالثة). نيويورك: وايلي. ISBN  9780471854722. OCLC 642506595 . 
  4. ↑ هاينز، ويليام (2016-2017). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء، الطبعة 97 (دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء) الطبعة 97 ( الطبعة 97). مطبعة سي آر سي؛ الطبعة 97. رقم ISBN  978-1498754286.
  5. ↑ لو، يو-ران وجين-بي تشنغ "طاقات تفكك الروابط". في ليد، ديفيد ر. (محرر) 2017، دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء ، الطبعة 97 (2016-2017). بوكا راتون: مجموعة تايلور وفرانسيس. 9-73.
  6. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " طاقة الرابطة (متوسط ​​طاقة الرابطة) ". doi : 10.1351/goldbook.B00701
  7. ↑ مادوشا (2017)، الفرق بين طاقة الرابطة وطاقة تفكك الرابطة، بيديا، الفرق بين طاقة الرابطة وطاقة تفكك الرابطة
  8. ↑ لينينجر، ألبرت ل.؛ نيلسون، ديفيد ل.؛ كوكس، مايكل م. (2005). مبادئ لينينجر في الكيمياء الحيوية (الطبعة الرابعة ). نيويورك: دبليو إتش فريمان. ISBN  978-0-7167-4339-2.
  9. ↑ "معجم مصور للكيمياء العضوية - الانشطار المتجانس (الانحلال المتجانس)" . www.chem.ucla.edu . تاريخ الاسترجاع: 27-11-2019 .
  10. 1 2 سلاتر، جيه سي (15-11-1964). "نصف القطر الذري في البلورات" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 41 (10): 3199-3204 . Bibcode : 1964JChPh..41.3199S . doi : 10.1063/1.1725697 . ISSN 0021-9606 . 
  11. ↑ أتوجي، ماساو؛ ويتلي، بيتر جيه؛ ليبسكومب، ويليام إن. (1957-07-01). "التركيب البلوري والجزيئي لرباعي كلوريد ثنائي البورون، B2Cl4" . مجلة الفيزياء الكيميائية . 27 (1): 196-199 . doi : 10.1063/1.1743668 . ISSN 0021-9606 . 
  12. ↑ كوتون، ف. أ.؛ كورتيس، ن. ف.؛ هاريس، س. ب.؛ جونسون، ب. ف. ج.؛ ليبارد، س. ج.؛ ماج، ج. ت.؛ روبنسون، و. ر.؛ وود، ج. س. (18-09-1964). "الكيمياء أحادية النواة ومتعددة النوى للرينيوم (III): تجانسه الملحوظ" . مجلة ساينس . 145 (3638): 1305-1307 . رمز Bibcode : 1964Sci...145.1305C . doi : 10.1126/science.145.3638.1305 . ISSN 0036-8075 . PMID 17802015 .  
  13. ↑ ألكوك، ن. و. (1990). الترابط والبنية: المبادئ البنيوية في الكيمياء غير العضوية والعضوية . نيويورك: إليس هوروود. ص 40-42 . ISBN  9780134652535.
  14. ↑ دليل الكيمياء والفيزياء (الطبعة 65 ). دار نشر CRC. 27-06-1984. رقم ISBN  0-8493-0465-2.
  15. ↑ أتكينز وآخرون (2009). الكيمياء غير العضوية لشرايفر وأتكينز ( الطبعة الخامسة). نيويورك: دبليو إتش فريمان وشركاه. ISBN   978-1-4292-1820-7.
  16. ↑ هيهي، جيمس إي.؛ كيتر، إيلين أ.؛ كيتر، ريتشارد ل. (2009). الكيمياء غير العضوية: مبادئ البنية والتفاعلية ( الطبعة الرابعة). كامبريدج: هاربر. ISBN  978-0-06-042995-9.