Entalpías de enlace

La entalpía de enlace es el cambio  de entalpía o delta H para romper   un enlace en particular en un  mol de una sustancia gaseosa. Si pensamos en la molécula de cloro diatómico,  Cl2, aquí tenemos una pequeña imagen de Cl2,   cada una de las esferas verdes es un átomo de  cloro y están unidos por un solo enlace covalente. Se necesita energía para romper este  enlace de gas de cloro diatómico,   y convertir este gas de cloro diatómico  Cl2 en 2 átomos de cloro individuales. Así que pasamos de Cl2 en estado gaseoso a 2Cl. La entalpía de enlace se puede simbolizar  con las letras EE. Entonces, la entalpía   de enlace del enlace simple cloro-cloro es  igual a 242 kilojoules por mol positivos. Y lo que esto significa es que si  tenemos un mol de enlaces cloro-cloro,   se necesitan 242 kilojoules positivos  de energía para romper esos enlaces. Las entalpías de enlace siempre son positivas   porque se necesita energía  para romper los enlaces. Otro nombre para la entalpía de enlace  es energía de disociación del enlace y,   en español, suele simbolizarse con la letra D. Las entalpías de enlace se encuentran a menudo en  los apéndices de los libros de texto de química. Por ejemplo, acabamos de ver que  para el enlace simple cloro-cloro,   la entalpía de enlace es  de 242 kilojoules por mol. Mientras que romper un enlace  simple carbono-carbono toma 348   kilojoules de energía por mol de  enlaces simples carbono-carbono,   un doble enlace carbono-carbono tiene una  entalpía de enlace de 614 kilojoules por mol. Dado que el doble enlace carbono-carbono es más  fuerte que un enlace sencillo carbono-carbono,   se necesita más energía  para romper el doble enlace. Y es por eso que el doble enlace carbono-carbono  tiene una entalpía de enlace superior. De modo que cuanto mayor sea el valor de la  entalpía de enlace, el enlace será más fuerte. Observemos que estas son entalpías de enlace  promedio, así que la entalpía de enlace promedio   para un enlace sencillo carbono-carbono  es de alrededor de 348 kilojoules por mol. Es posible encontrar valores  ligeramente diferentes,   de acuerdo al libro de texto que consultemos,  pero todos los valores son bastante cercanos. La razón por la que estas son entalpías de  enlace promedio es porque si miramos dos   moléculas diferentes, aquí tenemos etano  a la izquierda y propano a la derecha,   si rompemos un enlace sencillo  carbono-carbono en el etano,   la entalpía de enlace es ligeramente  diferente de romper un enlace sencillo   carbono-carbono en el propano. Y es por eso  que usamos entalpías de enlace promedio. Ya hemos visto que se necesita  energía para romper enlaces.  Entonces, para romper el enlace simple  cloro-cloro en gas de cloro diatómico   se requieren 242 kilojoules positivos por mol. Si se necesita energía para romper enlaces,   eso significa que la energía se  libera cuando se forman los enlaces. De modo que cuando dos átomos individuales  de cloro gaseoso se unen para formar un   enlace cloro-cloro, vamos a resaltarlo aquí, este  enlace se está formando y se desprende energía. La magnitud de la energía sigue siendo de 242  kilojoules por mol, sin embargo, ahora tenemos   este signo negativo aquí para indicar que la  energía se desprende cuando se forman los enlaces. Las entalpías de enlace se pueden utilizar  para estimar entalpías de reacción.  Así que para encontrar el cambio en  la entalpía para una reacción química,   tomamos la suma de las entalpías de los  enlaces rotos y le restamos la suma de   las entalpías de enlace de los enlaces formados. El signo menos está ahí porque la energía se desprende cuando se forman los enlaces. Una buena forma de recordar esta ecuación  es recordar que la B está antes que la F   en el alfabeto. Así que la B está antes que la F,   por lo tanto, tenemos enlaces  rotos menos enlaces formados. Usemos entalpías de enlace  para estimar la entalpía   de reacción para la reacción que tenemos aquí:  Metano con cloro gaseoso para formar  clorometano y gas cloruro de hidrógeno. A menudo es útil dibujar estructuras  de puntos para este tipo de problemas. Si observamos la estructura de puntos  del metano, necesitaríamos romper un   enlace sencillo carbono-hidrógeno  para llegar a nuestros productos. También necesitaríamos romper  un enlace simple cloro-cloro. A continuación, un cloro pasa  al CH3 para formar CH3Cl. Por lo tanto, estamos formando  un enlace simple carbono-cloro,   y el otro Cl se va con el hidrógeno. Entonces también necesitamos formar  un enlace simple hidrógeno-cloro. El siguiente paso es sumar  las entalpías de enlace de   los enlaces rotos. Así que pensemos  en esto. Para nuestros reactantes,   estamos rompiendo enlaces. Así que tenemos un  mol de metano reaccionando con un mol de cloro. Y como estamos rompiendo un enlace sencillo  carbono-hidrógeno por cada molécula de metano,   dado que tenemos un mol de moléculas de metano,   estamos rompiendo un mol de  enlaces simples carbono-hidrógeno. Por lo tanto, podemos escribir aquí,  un mol de enlaces carbono-hidrógeno,   y la entalpía de enlace para un enlace sencillo  carbono-hidrógeno es 413 kilojoules por mol. De modo que hay un enlace simple  cloro-cloro por cada molécula de Cl2,   y tenemos un mol de moléculas de cloro, estamos  rompiendo un mol de enlaces simples cloro-cloro. Entonces a esto le vamos a sumar un  mol de enlaces simples cloro-cloro.   Y la entalpía de enlace para un enlace simple  cloro-cloro es igual a 242 kilojoules por mol. Los moles se cancelan y obtenemos que la suma   de las entalpías de los enlaces  rotos es igual a 655 kilojoules. A continuación, necesitamos sumar las  entalpías de enlace de los enlaces formados. Estamos formando un mol de clorometano  y un mol de gas cloruro de hidrógeno.  Y como estamos formando un enlace sencillo  carbono-cloro para cada molécula de clorometano,   ya que estamos formando un mol de clorometano,   estamos re-formando un mol de  enlaces simples carbono-cloro. Así que anotemoslo aquí, estamos formando  un mol de los enlaces carbono-cloro y la   entalpía del enlace para un enlace sencillo  carbono-cloro es igual a 328 kilojoules por mol. Y dado que formamos un enlace simple  hidrógeno-cloro para cada molécula   de cloruro de hidrógeno, ya que estamos  haciendo un mol de cloruro de hidrógeno,   estamos formando un mol de  enlaces simples hidrógeno-cloro. Entonces a esto le sumamos un mol de  enlaces simples hidrógeno-cloro y la   entalpía del enlace para un enlace simple  hidrógeno-cloro es 431 kilojoules por mol. Los moles se cancelan y obtenemos que  la suma de las entalpías de enlace de   los enlaces formados es igual a 759 kilojoules. A continuación, estamos listos para encontrar el  cambio de entalpía para nuestra reacción química. La suma de la entalpía de los enlaces rotos,   encontramos que era igual a 655 kilojoules  y a eso le restamos la suma de las entalpías   de enlace de los enlaces formados,  que encontramos fue 759 kilojoules. Entonces 655 menos 759 es  igual a menos 104 kilojoules. A veces vemos kilojoules o kilojoules  por mol o kilojoules por mol de reacción. Kilojoules por mol de reacción es la manera  en que se escribe la ecuación balanceada.  Y veamos cómo podemos observar las  unidades para obtener kilojoules   por mol de reacción cuando hacemos los cálculos. Si volvemos y rompemos el enlace de  hidrógeno de carbono que tenemos aquí,   hemos visto que hay un mol de enlaces  carbono-hidrógeno que tenemos que romper   para saber cómo se escribe la ecuación. Por tanto, podemos escribir un factor de   conversión de un mol de enlaces carbono-hidrógeno  por un mol de reacción como está escrito. Y luego multiplicamos eso por la entalpía  de enlace que es igual a 413 kilojoules   por mol para un enlace carbono-hidrógeno,  los moles de enlaces carbono-hidrógeno se   cancelan y nos da kilojoules por mol  de reacción como nuestras unidades. Es más lento escribirlo de esta manera  pero podríamos hacer eso para todas   nuestras diferentes entalpías de enlace con el fin de obtener kilojoules por mol   de reacción para las unidades  de nuestra respuesta final. Cuando todo está en condiciones estándar,  necesitamos agregar un superíndice cero.  Este sería el cambio estándar de  entalpía para una reacción química. Entonces, para el valor que acabamos de calcular,   menos 140 kilojoules por mol de reacción,  esto es bajo condiciones estándar. Este es en realidad el cambio estándar  de entalpía para esta reacción química.  Recuerda que las entalpías de enlace son solo  promedios así que este valor que calculamos es   solo una estimación para el cambio estándar  de entalpía para esta reacción química. Una forma más precisa de encontrar  este cambio estándar de entalpía para   una reacción química es utilizar  entalpías de formación estándar. Y cuando usamos entalpías de formación  estándar para encontrar el cambio estándar   de entalpía para esta reacción  química en particular, obtenemos   menos 99.8 kilojoules por mol de reacción. Menos 104 está bastante cerca de menos 99.8.