В химии энергия связи ( BE ), также называемая средней энтальпией связи [1] или средней энтальпией связи [2], является мерой прочности химической связи . [3] ИЮПАК определяет энергию связи как среднее значение энергии диссоциации связи в газовой фазе (обычно при температуре 298,15 К) для всех связей одного и того же типа в пределах одного и того же химического соединения. [4]
Энергию диссоциации связи (энтальпию) [5] также называют энергией разрыва связи, энергией связи, силой связи или энергией связи (аббревиатура: BDE , BE или D ). Оно определяется как стандартное изменение энтальпии следующего деления: R - X → R + X. БДЭ , обозначаемый Dº(R- X ) , обычно получается с помощью термохимического уравнения:
Энтальпия образования Δ H f º большого количества атомов, свободных радикалов, ионов, кластеров и соединений доступна на сайтах NIST , NASA , CODATA и IUPAC . Большинство авторов предпочитают использовать значения БДЭ при 298,15 К. [6]
Например, энергия углерод - водородной связи в метане BE (C–H) — это изменение энтальпии (∆H ) распада одной молекулы метана на атом углерода и четыре радикала водорода , разделенное на четыре. Точное значение для определенной пары связанных элементов несколько варьируется в зависимости от конкретной молекулы, поэтому приведенные в таблице энергии связи обычно представляют собой средние значения для ряда выбранных типичных химических соединений, содержащих этот тип связи. [7]
Энергия связи ( BE ) — это среднее значение всех энергий диссоциации одного типа связи в данной молекуле. [8] Энергии диссоциации нескольких разных связей одного и того же типа могут различаться даже в пределах одной молекулы. Например, молекула воды состоит из двух связей O–H, связанных как H–O–H. Энергия связи для H 2 O представляет собой среднее значение энергии, необходимой для разрыва каждой из двух связей O–H последовательно:
Хотя эти две связи эквивалентны в исходной симметричной молекуле, энергия диссоциации связи кислород-водород немного варьируется в зависимости от того, есть ли еще один атом водорода, связанный с атомом кислорода.
Когда связь разрывается, пара связывающих электронов разделится поровну на продукты. Этот процесс называется гомолитическим разрывом связи (гомолитический разрыв; гомолиз) и приводит к образованию радикалов. [9]
Металлический радиус , ионный радиус и ковалентный радиус каждого атома в молекуле можно использовать для оценки прочности связи. Например, ковалентный радиус бора оценивается в 83,0 пм , но длина связи B–B в B 2 Cl 4 составляет 175 пм, что является значительно большей величиной. Это означало бы, что связь между двумя атомами бора является довольно слабой одинарной связью. В другом примере металлический радиус рения составляет 137,5 пм, а длина связи Re–Re составляет 224 пм в соединении Re 2 Cl 8 . Из этих данных можно сделать вывод, что связь представляет собой очень прочную связь или четверную связь . Этот метод определения наиболее полезен для соединений с ковалентной связью. [10]
Электроотрицательность двух атомов, связанных друг с другом, влияет на энергию ионной связи . [11] Большие различия в электроотрицательности соответствуют более сильным ионным связям.