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 볼수 있다. 결합이 강할수록 결합을 끊는데의 에너지가 많이 들기때문이다. 결합에너지는 결합이 강할수록, 극성이 클수록, 단일결합 보다는 다중 결합일수록 증가 한다.

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 볼수 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.