bond-energy

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気}\.{体}分子内の共有結合1\,molを切断するのに必要なエネルギー.}} \\[.2zh]           \textbf{\textcolor[named]{ForestGreen}{切断は常に吸熱,\ 結合は常に発熱}}であるから,\ \textbf{\textcolor{red}{符号を付けずに表す.}} \\[.2zh]   \rei\ \ \ce{H-H}の結合エネルギー 432\,kJ/mol   $\ce{H2}\,(気)=\ce{2H}\,(気)-432$\,kJ \\\\\\ 解離エネルギー}}  \textbf{\textcolor{red}{\.{気}\.{体}分子内のすべての共有結合を切断するのに必要なエネルギー.}} \\[.2zh]   \rei\ \ \ce{CH4}\,の解離エネルギー 1644\,kJ/mol   $\ce{CH4}\,(気)=\ce{C}\,(気)+\ce{4H}\,(気)-1644$\,kJ \\[.3zh]    \ \ $\ce{C-H}の結合エネルギー \bunsuu{1644}{4}=411$\,kJ/mol \\\\\\  \textbf{\textcolor{blue}{すべての物質の結合エネルギーが判明時にのみ適用可能な便利公式}} {(反応熱)=(右辺の結合エネルギーの総和)-(左辺の結合エネルギーの総和) 結合エネルギーは符号を付けずに表すので,\ 熱化学方程式を書くときは符号に注意する必要がある. \\[.2zh] 必ずバラバラの原子になった状態が最も高いエネルギー状態であることを認識しておこう. \\[1zh] \ce{CH4}\,の全ての原子をバラバラにするとき,\ 4個の\ce{C-H}を切断することになる. \\[.2zh] よって,\ \ce{CH4}\,の解離エネルギーから1個の\ce{C-H}の結合エネルギーを求めることができる. \\[.2zh] 逆に,\ 結合エネルギーが判明済みならば4倍して解離エネルギーを求めることができる. \\[1zh] 反応熱の計算では,\ 生成熱と同様の公式を利用できると楽になる. H-H},\ \ce{N#N},\ \ce{N-H}の結合エネルギーは436\,kJ/mol,\ 946\,kJ/mol,\ 391\,kJ/mol\,で \\[.2zh] \hspace{.5zw}\phantom{(1)\ \ }ある.\ アンモニア\ce{NH3}\,の生成熱を求めよ. \\[1zh] \hspace{.5zw}(2)\ \ 以下の熱化学方程式を用いて,\ メタン\ce{CH4}\,中の1つの\ce{C-H}の結合エネルギーと \\[.2zh] \hspace{.5zw}\phantom{(1)\ \ }プロパン\ce{C3H8}\,中の1つの\ce{C-C}の結合エネルギーを求めよ.    [北海道大] \ $\ce{C}\,(黒鉛) =\ce{C}\,(気)-715$\,kJ $\ce{C}\,(黒鉛)+\ce{2H2}\,(気)=\ce{CH4}\,(気)+75$\,kJ $\ce{3C}\,(黒鉛)+\ce{4H2}\,(気)=\ce{C3H8}\,(気)+105$\,kJ $\ce{H2}\,(気)=\ce{2H}\,(気)-437$\,kJ \ce{H2\,(気) = 2H\,(気)}-436\,\text{kJ} \ce{N2\,(気) = 2N\,(気)}-946\,\text{kJ} \ce{NH3\,(気) = N\,(気) + 3H\,(気)}-(391\times3)\,\text{kJ}     \ce{NH3}\,の生成熱を$Q$とすると  各結合エネルギーおよび目標の生成熱の熱化学方程式を作成する. \\[.2zh] \bm{1つの式にしかない物質に着目}して,\ \maru1~\maru3から\maru4を作り出せばよい. \ 反応物と生成物の結合エネルギーがすべてわかっているので,\ 公式を利用した別解も考えられる. \\[.2zh] Q=\bm{(\ce{NH3}\,の解離エネルギー)-\left(\ce{N2}\,の結合エネルギー\times\bunsuu12+\ce{H2}\,の結合エネルギー\times\bunsuu32\right)} \\[.6zh] 右辺の結合エネルギーの総和は\ce{N-H}結合3個分,\ つまり\ce{NH3}\,の解離エネルギーである. \\[.2zh] また,\ \bm{符号をつけずに表された値が結合エネルギー}であるから,\ 負の値で代入しないよう注意する. CH4}\,の解離エネルギーを$Q_1$\,とすると \textcolor{cyan}{$\ce{CH4}\,(気)=\ce{C}\,(気)+\ce{4H}\,(気)-Q_1$\,kJ} \\[.4zh] \phantom{ (1)}\ \ $-\,Q_1=\textcolor{red}{(-715)+(-437\times2)-75}=-1664$ より $Q_1=1644$\,kJ/mol \\[1zh] \centerline{$\therefore \ce{C-H}の結合エネルギーは \textcolor{red}{\bunsuu{1664\,\text{kJ/mol}}{4}}=\bm{416}$\,\textbf{kJ/mol}} \\\\ \phantom{ (1)}\ \ \ce{C3H8}\,の解離エネルギーを$Q_2$\,とすると \textcolor{cyan}{$\ce{C3H8\,(気)}=\ce{3C\,(気)}+\ce{8H}\,(気)-Q_2$\,kJ} \\[.4zh] \phantom{ (1)}\ \ $-\,Q_2=\textcolor{red}{(-715\times3)+(-437\times4)-105}=-3998$ より $Q_2=3998$\,kJ/mol \\[1zh] \centerline{$\therefore \ce{C-C}の結合エネルギーは \textcolor{red}{(3998-416\times8)\times\bunsuu12}=\bm{335}$\,\text{kJ/mol}} \bm{\ce{CH4},\ \ce{C3H8}\,の解離エネルギーを経由}することで,\ \ce{C-H},\ \ce{C-C}の結合エネルギーが求まる. \\[1zh] まず\ce{CH4}\,の解離エネルギーの熱化学方程式を作成する.\ このとき,\ 符号が-になることに注意する. \\[.2zh] 次に,\ \bm{1つの式にしかない物質に着目}して\maru1~\maru4から解離エネルギーの式を作ることを考える. \ce{CH4}\,の解離エネルギーQ_1\,を4で割ると\ce{C-H}の結合エネルギーとなる. \\[1zh] \maru1\times3+\maru4\times4-\maru3\ で\ce{C3H8}\,の解離エネルギーが求まる. \\[.2zh] \bm{\ce{C3H8}\,中には\ce{C-H}が8個,\ \ce{C-C}が2個含まれる.} \\[.2zh] よって,\ 解離エネルギーから\ce{C-H}\,8個分の結合エネルギーを引いて2で割ればよい. \\[-7zh]