Come Calcolare l'Entalpia di Legame

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In questo Articolo:Determinare i Legami Spezzati e FormatiCalcolare l'Entalpia di Legame

L'entalpia di legame è un importante concetto chimico che definisce la quantità di energia necessaria per spezzare il legame covalente fra due gas.[1] Questo tipo di energia non si applica ai legami ionici.[2] Quando due atomi si uniscono fra loro per formare una nuova molecola, è possibile calcolare la forza del loro legame misurando la quantità di energia che serve per separarli. Ricorda che un solo atomo non possiede tale energia, che esiste invece solo in presenza di due atomi. Per trovare l'entalpia di legame di una reazione, determina semplicemente quanti legami sono stati spezzati e sottrai il numero totale di quelli che si sono formati.

Parte 1
Determinare i Legami Spezzati e Formati

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    Definisci l'equazione per calcolare l'entalpia di legame. Questa energia è la differenza tra la somma dei legami spezzati e quella dei legami formati: ΔH = ∑H(spezzati) - ∑H(formati). ΔH esprime la variazione di entalpia e ∑H è la somma delle energie in ciascun lato dell'equazione.[3]
    • Questa equazione è un'espressione della legge di Hess.
    • L'unità di misura per l'entalpia di legame è il kilojoule per mole (kJ/mol).[4]
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    Traccia l'equazione chimica che mostra tutti i legami fra le molecole. Quando viene fornita un'equazione scritta semplicemente con numeri e simboli chimici, vale la pena disegnarla in modo che siano visibili tutti i legami che si formano fra i vari elementi e le molecole. La rappresentazione grafica permette di calcolare tutti i legami che si spezzano e si formano sul lato dei reagenti e su quello dei prodotti.
    • Non dimenticare che il lato sinistro dell'equazione contiene tutti i reagenti e quello destro tutti i prodotti.
    • I legami singoli, doppi o tripli hanno diverse entalpie, ricorda quindi di tracciare il diagramma con i legami corretti fra gli elementi.[5]
    • Per esempio, disegna la seguente equazione chimica: H2(g) + Br2(g) ---> 2 HBr(g).
    • H-H + Br-Br ---> 2 H-Br.
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    Impara le regole per contare i legami che si spezzano e si formano. Nella maggioranza dei casi, i valori dell'entalpia che utilizzi per questi calcoli sono delle medie.[6] Lo stesso legame può avere diverse entalpie in base alla molecola che si è formata, di conseguenza si utilizzano in genere dei dati medi.[7]
    • Un legame singolo, doppio o triplo che si spezza viene sempre trattato come se fosse uno solo; i legami hanno diverse entalpie, ma "valgono" come uno solo che si scioglie.
    • La stessa regola vale anche nel loro processo di formazione.
    • Nell'esempio descritto in precedenza, la reazione prevede solo legami singoli.
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    Individua i legami spezzati che si trovano nella parte sinistra dell'equazione. In questa sezione sono descritti i reagenti e si trovano i legami che si sciolgono durante la reazione. Si tratta di un processo endotermico che richiede l'assorbimento di energia per rompere le unioni.[8]
    • Nell'esempio precedente, il lato sinistro riporta un legame H-H e uno Br-Br.
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    Conta i legami che si sono formati nella parte destra dell'equazione chimica. In questo lato ci sono tutti i prodotti della reazione e quindi i legami che si sono formati. Si tratta di un processo esotermico che rilascia energia, in genere sotto forma di calore.[9]
    • Nell'esempio precedente ci sono due legami H-Br.

Parte 2
Calcolare l'Entalpia di Legame

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    Cerca le energie dei legami in questione. Esistono parecchie tabelle che riportano il valore medio dell'entalpia di specifici legami e puoi trovarle online o nei libri di testo di chimica. È importante notare che questi dati sono riferiti sempre a molecole allo stato gassoso.[10]
    • Considera l'esempio fatto nella prima parte dell'articolo e trova l'entalpia per il legame H-H, Br-Br e H-Br.
    • H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol.[11]
    • Per calcolare l'energia per le molecole allo stato liquido, devi anche considerare la variazione di entalpia di vaporizzazione. Si tratta della quantità di energia necessaria per trasformare un liquido in un gas;[12] questo numero deve essere sommato all'entalpia di legame totale.
      • Per esempio: se ti vengono fornite le informazioni in merito all'acqua allo stato liquido, devi sommare la variazione di entalpia di vaporizzazione di questa sostanza (+41 kJ/mol).[13]
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    Moltiplica le entalpie di legame per il numero delle unioni spezzate. In alcune equazioni lo stesso legame si scioglie più volte;[14] ad esempio, se hai 4 atomi di idrogeno in una molecola, l'entalpia dell'idrogeno deve essere presa in considerazione per 4 volte, cioè moltiplicata per 4.
    • Prendi sempre in considerazione l'esempio precedente in cui c'è un solo legame per ogni molecola; in tal caso, l'entalpia di ogni legame deve essere moltiplicata per 1.
    • H-H = 436 x 1 = 436 kJ/mol.
    • Br-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol.
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    Somma tutti i valori relativi ai legami che si spezzano. Una volta moltiplicati i valori per il numero dei singoli legami, devi trovare la somma delle energie presenti sul lato dei reagenti.[15]
    • Nel caso dell'esempio: H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol.
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    Moltiplica le entalpie per il numero dei legami che si sono formati. Proprio come hai fatto per il lato dei reagenti, moltiplica il numero dei legami che si sono creati per le rispettive energie e che sono presenti sul lato dei prodotti;[16] se si sono sviluppati 4 legami a idrogeno, devi moltiplicare la quantità di entalpia per 4.
    • Nell'esempio puoi notare che ci sono due legami 2 H-Br, devi quindi moltiplicarne l'entalpia (366kJ/mol) per 2: 366 x 2 = 732 kJ/mol.
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    Somme tutte le entalpie dei nuovi legami. Ripeti sul lato dei prodotti il medesimo procedimento che hai eseguito sul lato dei reagenti.[17] A volte, hai un solo prodotto e puoi quindi saltare questo passaggio.
    • Nell'esempio considerato finora esiste un solo prodotto, quindi l'entalpia di legame che si è formata riguarda solo i due H-Br, quindi 732 kJ/mol.
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    Sottrai l'entalpia dei legami formati da quella dei legami spezzati. Una volta trovate le energie totali in entrambi i lati dell'equazione chimica, procedi semplicemente alla sottrazione ricordando la formula: ΔH = ∑H(spezzati) - ∑H(formati); sostituisci le variabili con i valori noti e procedi alla sottrazione.
    • Ad esempio: ΔH = ∑H(spezzati) - ∑H(formati) = 629 kJ/mol - 732 kJ/mol = -103 kJ/mol.
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    Determina se l'intera reazione è endotermica o esotermica. Il passaggio finale del calcolo dell'entalpia di legame consiste nel valutare se la reazione rilascia o assorbe energie. Una reazione endotermica (che consuma energia) ha un'entalpia totale positiva, mentre una reazione esotermica (che rilascia energia) ha un'entalpia negativa.[18]
    • L'esempio descritto finora ha un'entalpia di legame negativa, si tratta quindi di una reazione esotermica.

Riferimenti

  1. http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Theoretical_Chemistry/Chemical_Bonding/General_Principles_of_Chemical_Bonding/Bond_Energies
  2. http://www.science.uwaterloo.ca/~cchieh/cact/c120/bondel.html
  3. http://www.kentchemistry.com/links/Kinetics/BondEnergy.htm
  4. http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Theoretical_Chemistry/Chemical_Bonding/General_Principles_of_Chemical_Bonding/Bond_Energies
  5. http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Theoretical_Chemistry/Chemical_Bonding/General_Principles_of_Chemical_Bonding/Bond_Energies
  6. http://www.chemguide.co.uk/physical/energetics/bondenthalpies.html
  7. http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Theoretical_Chemistry/Chemical_Bonding/General_Principles_of_Chemical_Bonding/Bond_Energies
  8. http://www.chemteam.info/Thermochem/HessLawIntro3.html
  9. http://www.chemteam.info/Thermochem/HessLawIntro3.html
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Categorie: Chimica

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