طاقة الرابطة

ما هي طاقة الرابطة؟

من المهم ملاحظة أنّ طاقة الرابطة لرابطة كيميائية في مركب هي القيمة المتوسطة لجميع المحتوى الحراري لتفكك الروابط الفردية للروابط الكيميائية. على سبيل المثال: طاقة الرابطة لرابطة الكربون-الهيدروجين في جزيء الميثان (CH4) تساوي متوسط ​​طاقات تفكك الرابطة لكل رابطة كربون-هيدروجين فردية. يمكن حسابها على النحو التالي:

CH4 + BDE1 → CH3 + H

CH3 + BDE2 → CH2 + H

CH2 + BDE3 → CH + H

CH + BDE4 → C + H

BE (C-H) = (BDE1 + BDE2 + BDE3 + BDE4) / 4

هنا، يشير (BDE1) إلى الطاقة المطلوبة لكسر رابطة كربون-هيدروجين واحدة في جزيء (CH4)، ويشير (BDE2) إلى الطاقة المطلوبة لكسر رابطة كربون-هيدروجين واحدة في جزيء (CH3)، ويشير (BDE3) إلى الطاقة المطلوبة لكسر رابطة كربون-هيدروجين واحدة ويشير جزيء (CH2) و(BDE4) إلى الطاقة المطلوبة لكسر رابطة الكربون والهيدروجين الوحيدة في جزيء (CH).

أخيرًا، يشير المصطلح ((BE (C-H) إلى طاقة الرابطة لرابطة الكربون والهيدروجين في جزيء الميثان، وبالتالي يمكن تصور طاقة الرابطة لرابطة الكربون والهيدروجين في جزيء الميثان على أنّها التغيير في المحتوى الحراري، (عادةً ما يُشار إليه بـ ΔH) المرتبط بتكسير جزيء (CH4) إلى ذرة كربون واحدة وأربع ذرات هيدروجين، مقسمة بالكامل على أربعة، حيث إن هناك ما مجموعه أربعة روابط كربون-هيدروجين في جزيء الميثان).

طاقة الرابطة وطاقة تفكك الرابطة:

يمكن تعريف طاقة تفكك الرابطة الكيميائية (التي تُختصر أحيانًا إلى BDE) على أنّها التغير في المحتوى الحراري المرتبط بانكسار الرابطة الكيميائية عبر الانقسام المتماثل. على سبيل المثال: طاقة تفكك الرابطة للجزيء (A-B) هي كمية الطاقة المطلوبة لتسهيل الانقسام المتماثل للرابطة بين A وB، ممّا يؤدي إلى تكوين جزئين حرين.

من المهم أن نلاحظ أنّ طاقة تفكك الرابطة الكيميائية تعتمد على درجة الحرارة المطلقة للبيئة، لذلك عادةً ما يتم حساب طاقة تفكك الرابطة في ظل الظروف القياسية، حيث تكون درجة الحرارة مساوية تقريبًا لـ 298 كلفن. من ناحية أخرى، فإنّ طاقة الرابطة لرابطة كيميائية في مركب هي متوسط ​​قيمة جميع المحتوى الحراري لتفكك الرابطة لتلك الرابطة في الجزيء.

الفرق الرئيسي بين طاقة تفكك الرابطة وطاقة الرابطة هو أنّ طاقة الرابطة هي متوسط ​​كمية الطاقة المطلوبة لتحطيم جميع الروابط في مركب بين نفس النوعين من الذرات، بينما طاقة تفكك الرابطة هي كمية الطاقة اللازمة لتفتيت رابطة معينة عبر انشقاق متماثل.

طاقة الرابطة لرابطة كيميائية في مركب هي القيمة المتوسطة لجميع طاقات تفكك الرابطة لتلك الرابطة في المركب، على سبيل المثال: طاقة الرابطة لرابطة المغنيسيوم والكلور في جزيء (MgCl2) هي إجمالي كمية الطاقة المطلوبة لتقسيم الجزيء إلى ذرات المغنيسيوم والكلور مقسومة على اثنين.

هل سيكون لطاقة الرابطة الخاصة برابطة كيميائية قيمة موجبة دائمًا؟

نظرًا لأنّ كسر الرابطة يتطلب طاقة، فعادةً ما تكون طاقات الرابطة أرقامًا موجبة، عندما يتم تكوين الرابطة، فإنّ الطاقة تساوي طاقة الرابطة السلبية (يتم إطلاق الطاقة). طاقة الرابطة هي مقياس قوة الرابطة؛ كلما زادت طاقة الرابطة زادت قوة الرابطة الكيميائية. إذا كانت طاقة الرابطة لرابطة كيميائية سالبة، فلا يمكن أن توجد الرابطة؛ لأنّها ستكون غير مستقرة للغاية، لذلك، يكاد يكون من المستحيل أن يكون للرابطة الكيميائية قيمة سالبة لطاقة الرابطة الخاصة بها.

ما هي أهمية طاقة الرابطة؟

توفر طاقة الرابطة نظرة ثاقبة على قوة الرابطة الكيميائية، وبالتالي استقرار المركب الكيميائي، وغالبًا ما تكون الطاقة مطلوبة لكسر الرابطة، المعروفة باسم طاقة الرابطة. على الرغم من أنّ المصطلح يمكن أن يبدو أساسيًا، إلا أنّ طاقة الرابطة تلعب دورًا مهمًا للغاية في شرح بنية الجزيء وخصائصه.