Sidemete energia on keemias oluline mõiste, mis määrab kovalentselt seotud gaasi vahelise sideme katkestamiseks vajaliku energiahulga. Seda tüüpi sideme energia ei kehti ioonsete sidemete puhul. Kui 2 aatomit ühinevad, moodustades uue molekuli, on võimalik kindlaks teha, kui tugev on aatomitevaheline side, mõõtes selle sideme katkestamiseks vajaliku energiahulka. Pidage meeles, et ühel aatomil ei ole sideme energiat; see on side kahe aatomi vahel, millel on energia. Reaktsiooni sideme energia arvutamiseks määrake lihtsalt katkenud sidemete koguarv ja lahutage seejärel tekkinud sidemete koguarv.
1
Defineerige võrrand sideme energia arvutamiseks. Sideme energia defineeritakse kõigi katkenud sidemete summaga, millest on lahutatud kõigi moodustunud sidemete summa: ΔH = ∑H(sidemed katkenud) – ∑H(moodustunud sidemed). ΔH on sideme energia muutus, mida nimetatakse ka sideme entalpiaks ja −H on sideme energiate summa võrrandi mõlemal poolel. See võrrand on Hessi seaduse vorm. Sideme energia ühik on kilodžauli mooli kohta või kJ/mooli kohta.
2
Joonistage keemiline võrrand, mis näitab kõiki sidemeid molekulide vahel. Kui reaktsioonivõrrand on lihtsalt kirjutatud keemiliste sümbolite ja numbritega, on kasulik see võrrand välja tõmmata, illustreerides kõiki erinevate elementide ja molekulide vahel tekkinud sidemeid. See visuaalne esitus võimaldab teil hõlpsasti üles lugeda kõik sidemed, mis katkevad ja tekivad võrrandi reagendi ja toote poolel. Pidage meeles, et võrrandi vasak pool on kõik reagendid ja parem pool kõik tooted. Üksik-, kaksiks- ja kolmiksidemetel on erinev sideme energia, nii et joonistage kindlasti diagramm õigete sidemetega elementide vahel. Näiteks kui peaksite koostama järgmise võrrandi 2 vesiniku ja 2 broomi vahelise reaktsiooni kohta: H2( g) + Br2(g) —> 2 HBr(g), saaksite: H-H + Br-Br —> 2 H-Br. Sidekriipsud tähistavad üksiksidemeid reagentides sisalduvate elementide ja toodete vahel.
3
Teadke purunenud ja tekkinud võlakirjade loendamise reegleid. Enamikul juhtudel on nende arvutuste jaoks kasutatavad sideme energiad keskmised. Samal sidemel võib olla veidi erinev sideme energia sõltuvalt molekulist, milles see moodustub; seetõttu kasutatakse üldiselt keskmisi sideme energiaid..Üks-, kaksikside- ja kolmiksidet käsitletakse kõiki kui 1 katkestust. Neil kõigil on erinev sideenergia, kuid neid loetakse ainult üheks katkestuseks. Sama kehtib ka üksik-, topelt- või kolmiksideme moodustamise kohta. Seda loetakse üksikmoodustisena. Meie näite puhul on kõik sidemed üksiksidemed.
4
Tuvastage võrrandi vasakul küljel katkenud sidemed. Vasak pool sisaldab reagendid. Need esindavad kõiki võrrandi katkenud sidemeid. See on endotermiline protsess, mis nõuab sidemete katkestamiseks energia neeldumist. Meie näite puhul on vasakul küljel 1 H-H side ja 1 Br-Br side.
5
Loendage võrrandi paremal küljel tekkinud sidemed. Paremal pool on kõik tooted. Need on kõik sidemed, mis moodustuvad. See on eksotermiline protsess, mis vabastab energiat, tavaliselt soojuse kujul. Meie näites on paremal pool 2 H-Br sidet.
6
Otsige üles kõnealuste sidemete sidemeenergiad. On palju tabeleid, mis sisaldavad teavet konkreetse sideme keskmise sideme energia kohta. Need tabelid leiate Internetist või keemiaraamatust. Oluline on märkida, et need sideme energiad kehtivad alati gaasilises olekus molekulide jaoks. Meie näite puhul peate leidma H-H sideme, Br-Br sideme ja H-Br sideme sideme energia. H-H = 436 kJ/mol; Br-Br = 193 kJ/mol; H-Br = 366 kJ/mol. Vedelas olekus molekulide sideme energia arvutamiseks peate otsima ka vedeliku molekuli aurustumise entalpia muutust. See on energia hulk, mis on vajalik vedeliku gaasiks muutmiseks. See arv lisatakse sideme koguenergiale. Näiteks: kui teile antakse vedelat vett, peaksite võrrandile lisama vee aurustumise entalpia muutuse (+41 kJ).
7
Korrutage sidemete energiad katkenud sidemete arvuga. Mõne võrrandi puhul võib teil olla sama side mitu korda katkenud. Näiteks kui molekulis on 4 vesinikuaatomit, siis tuleb vesiniku sideme energiat lugeda 4 korda või korrutada 4-ga. Meie näites on igast molekulist ainult 1 side, seega sideme energiad lihtsalt korrutatakse 1.H-H = 436 x 1 = 436 kJ/molBr-Br = 193 x 1 = 193 kJ/mol
8
Liidage kokku kõik katkenud sidemete sidemeenergiad. Kui olete sidemete energiad üksikute sidemete arvuga korrutanud, peate seejärel liitma kõik reagendi poolel olevad sidemed. Meie näite puhul on katkenud sidemete summa H-H + Br-Br = 436 + 193 = 629 kJ/mol.
9
Korrutage sidemete energiad moodustunud sidemete arvuga. Nii nagu tegite reagendi poolelt purunenud sidemete puhul, korrutate moodustunud sidemete arvu vastava sideme energiaga. Kui teil on moodustunud 4 vesiniksidet, peate selle sideme energia korrutama 4-ga. Meie näites on moodustatud 2 H-Br sidet, nii et H-Br sideme energia (366 kJ/mol) korrutatakse 2-ga. : 366 x 2 = 732 kJ/mol.
10
Liitke kokku kõik tekkinud sideme energiad. Jällegi, nagu tegite katkiste sidemete puhul, liidate kokku kõik toote poolel tekkinud sidemed. Mõnikord moodustub ainult 1 toode ja võite selle sammu vahele jätta. Meie näites on moodustunud ainult 1 toode, seega on moodustunud sidemete energia lihtsalt 2 H-Br sideme energia ehk 732 kJ/mol.
11
Lahutage tekkinud sidemed katkenud sidemetest. Kui olete mõlema poole sideme energiad summeerinud, lahutage lihtsalt tekkinud sidemed katkenud sidemetest. Pidage meeles võrrandit: ΔH = ∑H(sidemed katkenud) – ∑H(moodustunud sidemed). Sisestage arvutatud väärtused ja lahutage. Meie näite puhul: ΔH = ∑H(sidemed katkenud) – ∑H(moodustunud sidemed) = 629 kJ/mol – 732 kJ/mol = –103 kJ/mol.
12
Tehke kindlaks, kas kogu reaktsioon oli endotermiline või eksotermiline. Sideme energia arvutamise viimane samm on kindlaks teha, kas reaktsioon vabastab energiat või kulutab energiat. Endotermilise (energiat tarbiva) sideme lõplik energia on positiivne, samas kui eksotermilisel reaktsioonil (energiat vabastaval) on sideme energia negatiivne. Meie näites on sideme lõplik energia negatiivne, seega on reaktsioon on eksotermiline.