結合エネルギーと解離エネルギー

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bond-energy
気}{体}分子内の共有結合1molを切断するのに必要なエネルギー.           切断は常に吸熱,\ 結合は常に発熱であるから,\ 符号を付けずに表す.   {H-H}の結合エネルギー 432kJ/mol   $H₂(気)={2H}(気)-432$kJ 解離エネルギー  {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.   CH₄の解離エネルギー 1644kJ/mol   $CH₄(気)={C}(気)+{4H}(気)-1644$kJ    ${C-H}の結合エネルギー {1644}{4}=411$kJ/mol  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. 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. CH₄の全ての原子をバラバラにするとき,\ 4個の{C-H}を切断することになる. よって,\ CH₄の解離エネルギーから1個の{C-H}の結合エネルギーを求めることができる. 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. 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},\ {N#N},\ {N-H}の結合エネルギーは436kJ/mol,\ 946kJ/mol,\ 391kJ/molで ある.\ アンモニアNH₃の生成熱を求めよ. 以下の熱化学方程式を用いて,\ メタンCH₄中の1つの{C-H}の結合エネルギーと プロパン{C₃H₈}中の1つの{C-C}の結合エネルギーを求めよ.    [北海道大] \ ${C}(黒鉛) ={C}(気)-715$kJ ${C}(黒鉛)+{2H₂}(気)=CH₄(気)+75$kJ ${3C}(黒鉛)+{4H₂}(気)={C₃H₈}(気)+105$kJ $H₂(気)={2H}(気)-437$kJ {H₂(気) = 2H(気)}-436kJ} {N₂(気) = 2N(気)}-946kJ} {NH₃(気) = N(気) + 3H(気)}-(3913)kJ}     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. {1つの式にしかない物質に着目}して,\ ~からを作り出せばよい. \ 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. Q={(NH₃の解離エネルギー)-({N₂}の結合エネルギー12+H₂の結合エネルギー32)} 右辺の結合エネルギーの総和は{N-H}結合3個分,\ つまりNH₃の解離エネルギーである. また,\ {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$Q₁$とすると $CH₄(気)={C}(気)+{4H}(気)-Q₁$kJ} { }$-Q₁=(-715)+(-4372)-75}=-1664$ より $Q₁=1644$kJ/mol $ {C-H}の結合エネルギーは {1664kJ/mol{4={416}$kJ/mol { }{C₃H₈}の解離エネルギーを$Q₂$とすると ${C₃H₈(気)}={3C(気)}+{8H}(気)-Q₂$kJ} { }$-Q₂=(-7153)+(-4374)-105}=-3998$ より $Q₂=3998$kJ/mol $ {C-C}の結合エネルギーは (3998-4168)12}={335}$kJ/mol {CH₄,\ {C₃H₈}の解離エネルギーを経由}することで,\ {C-H},\ {C-C}の結合エネルギーが求まる. まず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. 次に,\ {1つの式にしかない物質に着目}して~から解離エネルギーの式を作ることを考える. CH₄の解離エネルギーQ₁を4で割ると{C-H}の結合エネルギーとなる. 3+4-\ で{C₃H₈}の解離エネルギーが求まる. C₃H₈}中には{C-H}が8個,\ {C-C}が2個含まれる.} よって,\ 解離エネルギーから{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]
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