결합 에너지

결합 에너지(bond energy, BE), 또는 결합 엔탈피[1][2]화학 결합의 세기를 측정하는 방식이다.[3] IUPAC에 따르면 결합 에너지는 기체상태의 해리 에너지, 즉 기체 상태의 원자 1몰의 공유 결합을 끊어서 구성입자(원자 또는 이온)로 만드는 데 필요한 에너지로 정의된다. 같은 종류의 분자에서 같은 종류의 결합을 끊는데 필요한 에너지는 항상 동일하다.[4] 결합 에너지가 클 수록 분자의 에너지준위가 더 낮아지고, 따라서 더 안정하다.[5]

해리 에너지(bond dissociation energy, BDE)는 RX → R + X 과정에서 발생하는 표준 엔탈피로 정의된다.[6] R과 X 사이의 결합을 끊는데 필요한 에너지라는 의미로 Dº(R−X)라 적으며, 다음과 같이 계산한다.

메탄의 경우를 살펴보자. 메탄에 있는 C-H결합 에너지 BE(C–H)는 438 kJ/mol이다. 메탄이 결합 에너지를 흡수 하고 CH3(g)와 H(g)로 분리가 되는 것이다.

CH4(g)+438kJ→CH3(g)+H(g)

결합에너지는 결합의 세기를 나타내는 척도라고도 볼 수 있다. 결합이 강할수록 결합을 끊는데의 에너지가 많이 들기 때문이다. 결합에너지는 결합이 강할수록, 극성이 클수록, 단일결합 보다는 다중 결합일수록 증가한다.

예를 들면 HF, HCl, HBr, HI가 있을 때 결합의 극성은 HF > HCl> HBr> HI이다. 극성이 클수록 결합에너지가 크 므로 결합에너지도 HF > HCl> HBr> HI이다.

예를 들면 C2의 단일 결합보다는 이중 결합이 이중결합보다는 삼중 결합이 결합에너지가 큰것이다.

화학반응은 원자의 재배열이라 볼 수 있는데 화학반응이 있기 위해서는 분자의 결합이 끊어 져야 한다. 화학결합을 끊으려면 입자들 사이의 인력을 끊을 수 있는 만큼의 에너지가 필요하다.

각주편집

  1. Clark, J (2013), BOND ENTHALPY (BOND ENERGY), Chemguide, BOND ENTHALPY (BOND ENERGY)
  2. Christian, Jerry D. (1973년 3월 1일). “Strength of chemical bonds”. 《Journal of Chemical Education》 50 (3): 176. doi:10.1021/ed050p176. ISSN 0021-9584. 
  3. 틀:JerryMarch
  4. Treptow, Richard S. (1995). “Bond Energies and Enthalpies: An Often Neglected Difference”. 《Journal of Chemical Education》 72 (6): 497. doi:10.1021/ed072p497. 
  5. Schmidt-Rohr, K. (2015). "Why Combustions Are Always Exothermic, Yielding About 418 kJ per Mole of O2", J. Chem. Educ. 92: 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
  6. Haynes, William (2016-2017). 《CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th Edition (CRC Handbook of Chemistry & Physics) 97th Edition》 97판. CRC Press; 97 edition. ISBN 978-1498754286.