Ενθαλπία δεσμών σε χημικούς δεσμούς

Στη χημεία, ένας χημικός δεσμός είναι μια ισχυρή αλληλεπίδραση που υπάρχει μεταξύ δύο ή περισσότερων ατόμων. Ο δεσμός συγκρατεί τα άτομα μαζί και τους δίνει μια αρκετά ισχυρή έλξη μεταξύ τους ώστε να τους επιτρέπει να διαχωριστούν. Αυτός ο διαχωρισμός είναι επίσης γνωστός ως διάχυση και τα άτομα μπορούν στη συνέχεια να μετακινηθούν ή να μετατραπούν σε διαφορετικές χημικές ενώσεις.

Ενθαλπία δεσμού 

Ενέργεια διάστασης δεσμού ή ενθαλπία δεσμού , είναι η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να σπάσει ένα mol ενός συγκεκριμένου τύπου δεσμού και να το χωρίσει σε αέρια άτομα. Όσο μεγαλύτερη είναι η ενθαλπία δεσμού , τόσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός.

ενθαλπία δεσμού εκφράζεται σε kJ mol-1

Παράγοντες που επηρεάζουν την ενθαλπία των δεσμών

Ρίξτε μια ματιά στους παράγοντες που παίζουν σημαντικό ρόλο και επηρεάζουν την ενθαλπία των δεσμών:

1. Η ενθαλπία των δεσμών επηρεάζεται από τα άτομα. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του ατόμου, τόσο μεγαλύτερο είναι το μήκος του δεσμού και μικρότερη η ενέργεια διάστασης του δεσμού.

1. Η ενθαλπία των δεσμών επηρεάζεται επίσης από την παρουσία πολλαπλών δεσμών. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των δεσμών, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενθαλπία του δεσμού.

1. Ο αριθμός των μεμονωμένων ζευγών ηλεκτρονίων που υπάρχουν στα συνδεδεμένα άτομα επηρεάζει επίσης την ενθαλπία, καθώς η απώθηση είναι μεγαλύτερη μεταξύ των ατόμων και μικρότερη είναι η ενέργεια διάστασης του δεσμού. Αυτός είναι επίσης ένας από τους παράγοντες που επηρεάζουν την ενθαλπία των δεσμών.
   
2. Όταν οι ατομικοί δεσμοί επικαλύπτονται μεταξύ τους, σχηματίζεται ένας δεσμός. Η κατεύθυνση της συγκόλλησης καθορίζεται από την κατεύθυνση της επικάλυψης.
   

Η γωνία του δεσμού σχηματίζεται από τις γραμμές που αντιπροσωπεύουν την κατεύθυνση του δεσμού και επηρεάζει την ενθαλπία του δεσμού, δηλαδή τα τροχιακά που συγκρατούν τα ηλεκτρόνια του δεσμού.

Η σειρά των δεσμών επηρεάζει την ενθαλπία των δεσμών καθώς ένας δεσμός τριών ηλεκτρονίων είναι συγκρίσιμος με έναν ημιομοιοπολικό δεσμό σε ένα μόριο περιττού ηλεκτρονίου. η σειρά του δεσμού μπορεί να είναι κλασματική.

Όσο υψηλότερη είναι η τάξη του δεσμού, τόσο πιο σταθερός είναι, δηλαδή όσο μεγαλύτερη είναι η ενθαλπία του δεσμού. Όσο υψηλότερη είναι η σειρά του δεσμού, τόσο μικρότερο είναι το μήκος του δεσμού.

Η ενέργεια του δεσμού μειώνεται με την ακόλουθη σειρά:sp> sp²>sp³.

Αντίδραση ατόμου

Τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα και ηλεκτρόνια που τα περιβάλλουν. Τα ηλεκτρόνια οργανώνονται σε κελύφη που περιβάλλουν τον πυρήνα, με κάθε φλοιό να συγκρατεί έναν συγκεκριμένο αριθμό ηλεκτρονίων. Ο ατομικός αριθμός καθορίζει πόσα ηλεκτρόνια έχει ένα άτομο όταν δημιουργείται. Τα ηλεκτρόνια του ατομικού αριθμού γεμίζουν τα ηλεκτρονιακά κελύφη από μέσα προς τα έξω, αφήνοντας τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό.

Ένα μόριο σχηματίζεται όταν δύο ή περισσότερα άτομα συνδέονται χημικά μεταξύ τους.

Τρεις πρωταρχικές δυνάμεις που συγκρατούν τα άτομα μαζί σε ένα άτομο είναι η ισχυρή πυρηνική δύναμη, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη και η ασθενής πυρηνική δύναμη. Τα ηλεκτρόνια συγκρατούνται στο άτομο από την ηλεκτρομαγνητική δύναμη. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια συγκρατούνται μαζί στον πυρήνα από την ισχυρή πυρηνική δύναμη. Η ασθενής πυρηνική δύναμη κυβερνά τη διάσπαση του ατόμου.

Ομοιοπολικός δεσμός

Ένας ομοιοπολικός δεσμός είναι μια χημική σχέση που περιλαμβάνει την κοινή χρήση ζευγών ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων. Όταν τα άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια, τα κοινά ζεύγη ή τα ζεύγη δεσμών είναι η σταθερή ισορροπία ελκτικών και απωστικών δυνάμεων. Αντίθετα, ομοιοπολικόςδεσμός είναι η σταθερή ισορροπία ελκτικών και απωστικών δυνάμεων μεταξύ τους.

Η κοινή χρήση ηλεκτρονίων επιτρέπει σε κάθε άτομο σε πολλαπλά μόρια να επιτύχει το ισοδύναμο ενός κελύφους σθένους, οδηγώντας σε μια σταθερή ηλεκτρονική διαμόρφωση.

Παραδείγματα ομοιοπολικού δεσμού

Ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο είναι αμέταλλα που σχηματίζουν ομοιοπολικές συνδέσεις μεταξύ τους ή με άλλα άτομα.

• Υδρογόνο (H 2 )

Το απλούστερο από όλα τα στοιχεία είναι το υδρογόνο (Η). Έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο και χρειάζεται ένα άλλο για να επιτύχει την ηλεκτρική διαμόρφωση του ηλίου, του πλησιέστερου αδρανούς αερίου. Δύο άτομα υδρογόνου θα ενωθούν σε έναν μόνο δεσμό για να σχηματίσουν ένα μόριο υδρογόνου.

• Οξυγόνο (O 2 )

Το εξωτερικό περίβλημα (σθένους) του οξυγόνου (Ο) έχει σθένος δύο, που σημαίνει ότι χρειάζονται δύο ηλεκτρόνια για να ολοκληρωθεί. Ως αποτέλεσμα, δύο άτομα οξυγόνου ενώνονται και μοιράζονται τα δύο ηλεκτρόνια σθένους, σχηματίζοντας έναν διπλό δεσμό.

• Άζωτο (Ν 2 )

Επειδή το άζωτο (Ν) περιέχει πέντε ηλεκτρόνια σθένους, απαιτούνται άλλα τρία για να ολοκληρωθεί η οκτάδα του. Θα συμβεί ο συνδυασμός δύο ατόμων αζώτου. Το καθένα θα μοιραστεί τρία ηλεκτρόνια για να δημιουργήσει τρεις ομοιοπολικούς δεσμούς , με αποτέλεσμα ένα μόριο αζώτου.

• Νερό (H 2 O)

Δύο άτομα υδρογόνου (Η) και ένα οξυγόνο (Ο) συνθέτουν ένα μόριο νερού. Το σθένος του οξυγόνου είναι δύο, ενώ το υδρογόνο έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο στο τροχιακό του. Ως αποτέλεσμα, κάθε άτομο υδρογόνου θα μοιράζεται ένα ηλεκτρόνιο με το οξυγόνο και θα σχηματίζει έναν ομοιοπολικό δεσμό. Ως αποτέλεσμα, θα υπάρχουν δύο μεμονωμένα ομόλογα.

• Διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 )

Δύο άτομα οξυγόνου (Ο) συνδέονται με ένα μόνο άτομο άνθρακα (C) σε διοξείδιο του άνθρακα. Ο άνθρακας έχει σθένος τέσσερα, ενώ το οξυγόνο έχει σθένος δύο. Ως αποτέλεσμα, κάθε οξυγόνο σχηματίζει διπλό δεσμό με τον άνθρακα μοιράζοντας δύο από τα ηλεκτρόνια σθένους του. Ως αποτέλεσμα, κάθε δεσμός C=O είναι διπλός δεσμός.

• Μεθάνιο (CH 4 )

Ένα άτομο άνθρακα (C) και τέσσερα άτομα υδρογόνου (Η) συνθέτουν το μεθάνιο. Ο άνθρακας έχει σθένος τέσσερα, ενώ το υδρογόνο έχει σθένος ένα. Ως αποτέλεσμα, κάθε υδρογόνο θα μοιραστεί το μοναδικό του ηλεκτρόνιο με τον άνθρακα και θα σχηματίσει έναν μόνο ομοιοπολικό δεσμό . Στο μεθάνιο, θα υπάρχουν συνολικά τέσσερις ομοιοπολικοί δεσμοί , όλα θα είναι μεμονωμένα ομόλογα.

• Αμμωνία (NH 3 )

Το εξωτερικό τροχιακό του αζώτου (Ν) διαθέτει πέντε ηλεκτρόνια και απαιτούνται άλλα τρία για να ολοκληρωθεί το κέλυφος σθένους του. Το μοναχικό ηλεκτρόνιο του υδρογόνου (Η) θα μοιράζεται με το άζωτο και απαιτούνται τρία άτομα υδρογόνου για να ολοκληρωθεί η εξώτατη στιβάδα του αζώτου. Τρεις απλοί ομοιοπολικοί δεσμοί αποτέλεσμα της κοινής χρήσης ηλεκτρονίων.

1.  Μονοξείδιο του άνθρακα (CO)

Τρεις ομοιοπολικοί δεσμοί συνδέστε τα άτομα άνθρακα (C) και οξυγόνου (Ο) στο μόριο μονοξειδίου του άνθρακα. Το πιο εξωτερικό περίβλημα άνθρακα έχει σθένος τεσσάρων και θα χρειαστούν τέσσερα ηλεκτρόνια για να ολοκληρωθεί. Το εξωτερικό περίβλημα του οξυγόνου έχει σθένος δύο και απαιτεί δύο ηλεκτρόνια για να ολοκληρωθεί. Ως αποτέλεσμα, τα δύο άτομα θα δημιουργήσουν έναν κανονικό διπλό δεσμό. Ο άνθρακας μένει με έλλειμμα δύο ηλεκτρονίων, το οποίο θα καλυφθεί από οξυγόνο, το οποίο έχει ήδη μεμονωμένα ζεύγη. Ο τρίτος ομοιοπολικός σύνδεσμος θα είναι ένας συντεταγμένος ομοιοπολικός δεσμός ως αποτέλεσμα.