Mở đầu
Phản ứng hóa học gồm hai công việc: phá vỡ liên kết cũ và hình thành liên kết mới. Phá liên kết cần năng lượng; tạo liên kết giải phóng năng lượng.
Công thức và phạm vi
Với các chất ở thể khí:
$$\Delta_rH^\circ
=\sum E_b(\text{liên kết bị phá ở chất đầu})
-\sum E_b(\text{liên kết tạo thành ở sản phẩm}).$$
Trình tự:
1. Viết công thức cấu tạo của các chất.
2. Đếm số liên kết mỗi loại ở hai vế.
3. Tính tổng năng lượng phá và tổng năng lượng tạo.
4. Lấy tổng phá trừ tổng tạo.
Ví dụ mẫu: Phản ứng tạo hydrogen chloride
$$\mathrm{H_2(g)+Cl_2(g)\rightarrow2HCl(g)}$$
Cho $E_b$ (kJ/mol): H–H = 436; Cl–Cl = 243; H–Cl = 432.
- Phá 1 liên kết H–H và 1 liên kết Cl–Cl: $436+243=679$ kJ.
- Tạo 2 liên kết H–Cl: $2\times432=864$ kJ.
$$\Delta_rH^\circ=679-864=-185\ \mathrm{kJ}.$$
Phản ứng tỏa nhiệt vì năng lượng giải phóng khi tạo liên kết lớn hơn năng lượng dùng để phá liên kết.
Kiểm tra nhanh
Trong phản ứng trên, tổng năng lượng của các liên kết được tạo thành là bao nhiêu?
Đây chỉ là năng lượng của 1 mol liên kết H–Cl.
Đây là tổng năng lượng phá liên kết.
Tạo 2 mol liên kết H–Cl nên $2\times432=864$ kJ.
Đã nhân ba, không đúng số liên kết.
Lời giải
**Cách làm**
Hai phân tử HCl tạo hai liên kết H–Cl, nên tổng năng lượng liên kết tạo thành là $2\times432=864$ kJ.
Ví dụ phản ứng tạo NO
$$\mathrm{N_2(g)+O_2(g)\rightarrow2NO(g)}$$
Cho $E_b$(N≡N) = 945; $E_b$(O=O) = 494; $E_b$(N–O) = 607 kJ/mol.
$$\Delta_rH^\circ=945+494-2(607)=+225\ \mathrm{kJ}.$$
Phản ứng thu nhiệt. Liên kết N≡N rất bền nên phản ứng chỉ xảy ra đáng kể ở nhiệt độ cao hoặc khi có tia lửa điện.
Điểm cần chú ý
Năng lượng liên kết trong bảng thường là giá trị trung bình. Kết quả có thể gần đúng và được dùng chủ yếu cho các chất ở thể khí.
Không trộn công thức năng lượng liên kết với công thức nhiệt tạo thành. Khi dùng năng lượng liên kết, phải đếm mọi liên kết có trong công thức cấu tạo, kể cả các liên kết không thay đổi nếu chúng xuất hiện trong phép tính hai vế.
Luyện tập
Nếu tổng năng lượng phá liên kết là 920 kJ và tổng năng lượng tạo liên kết là 1 050 kJ, ΔH bằng bao nhiêu?
$920-1050=-130$ kJ.
Đã đảo thứ tự phá và tạo.
Không cộng hai đại lượng rồi đặt dấu âm.
Không cộng tổng phá và tổng tạo.
Lời giải
**Cách làm**
$\Delta H=920-1050=-130$ kJ, nên phản ứng được dự đoán là tỏa nhiệt.
Ghi nhớ
- Biến thiên enthalpy từ năng lượng liên kết bằng tổng năng lượng phá liên kết ở chất đầu trừ tổng năng lượng tạo liên kết ở sản phẩm.
- Cần viết cấu tạo, đếm đúng liên kết và chỉ dùng phù hợp cho dữ liệu pha khí.
Đang học