Énergie de liaison

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En chimie, l’énergie de liaison (BE), également appelée enthalpie de liaison moyenne ou enthalpie de liaison moyenne est la mesure de la force de liaison dans une liaison chimique. L’UICPA définit l’énergie de liaison comme la valeur moyenne de l’énergie de dissociation des liaisons en phase gazeuse (généralement à une température de 298,15 K) pour toutes les liaisons du même type au sein d’une même espèce chimique. Plus l’énergie de liaison moyenne, par liaison à paire d’électrons, d’une molécule est grande, plus la molécule est stable et de faible énergie.

L’énergie de dissociation des liaisons (enthalpie) est également appelée énergie de rupture de liaison, énergie de liaison, force de liaison ou énergie de liaison (abréviation : BDE, BE ou D). Elle est définie comme la variation enthalpique standard de la fission suivante : R – X → R + X. La BDE,désignée par Dº(R – X), est généralement dérivée par l’équation thermochimique,

D ∘ ( R – X ) =△ H f ∘ ( R ) + △ H f ∘ ( X ) – △ H f ∘ ( R X ) {\displaystyle {\begin{array}{lcl}\mathrm {D^{\circ }(R-} X)\ =\bigtriangleup H_{f}^{\circ }\mathrm {(R)} +\bigtriangleup H_{f}^{\circ }(X)-\bigtriangleup H_{f}^{\circ }(\mathrm {R} X)\end{array}}

L’enthalpie de formation ΔHfº d’un grand nombre d’atomes, de radicaux libres, d’ions, de clusters et de composés est disponible sur les sites web du NIST, de la NASA, de CODATA et de l’UICPA. La plupart des auteurs préfèrent utiliser les valeursBDE à 298,15 K.

Par exemple, l’énergie de liaison carbone-hydrogène dans le méthane BE(C-H) est le changement d’enthalpie (∆H) de la rupture d’une molécule de méthane en un atome de carbone et quatre radicaux hydrogène, divisé par quatre. La valeur exacte pour une certaine paire d’éléments liés varie quelque peu en fonction de la molécule spécifique, de sorte que les énergies de liaison tabulées sont généralement des moyennes à partir d’un certain nombre d’espèces chimiques typiques sélectionnées contenant ce type de liaison.

L’énergie de liaison (BE) est la moyenne de toutes les énergies de liaison-dissociation d’un seul type de liaison dans une molécule donnée. Les énergies de liaison-dissociation de plusieurs liaisons différentes du même type peuvent varier même au sein d’une seule molécule. Par exemple, une molécule d’eau est composée de deux liaisons O-H liées comme H-O-H. L’énergie de liaison pour H2O est la moyenne de l’énergie requise pour rompre chacune des deux liaisons O-H dans l’ordre :

H – O – H → H ⋅ + ⋅ O – H B D E 1 ⋅ O – H → ⋅ O ⋅ + ⋅ H B D E 2 H – O – H → H ⋅ + ⋅ O ⋅ + ⋅ H B E = ( B D E 1 + B D E 2 ) / 2 {\displaystyle {\begin{array}{lcl}\mathrm {H-O-H} &\flèche droite &\mathrm {H\cdot +\cdot O-H} &BDE_{1}\\\N{\i1}mathrm{\i} {\cdot O-H} &\Redressement &\mathrm {\cdot O\cdot +\cdot H} &BDE_{2}\\N{\i1}mathrm {H-O-H} &\Redressement &\mathrm {H\cdot +\cdot O\cdot +\cdot H} &BE=(BDE_{1}+BDE_{2})/2\\\end{array}}}

Bien que les deux liaisons soient équivalentes dans la molécule symétrique d’origine, l’énergie de liaison-dissociation d’une liaison oxygène-hydrogène varie légèrement selon qu’il y a ou non un autre atome d’hydrogène lié à l’atome d’oxygène.

Lorsque la liaison est rompue, la paire d’électrons de liaison se répartit également entre les produits. Ce processus est appelé clivage homolytique de la liaison (clivage homolytique ; homolyse) et entraîne la formation de radicaux.

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