طاقة الرابطة الكيميائية

تعريف طاقة الرابطة (E):

الطاقة المرتبطة بالرابطة الكيميائية:

طاقة الرابطة هي مقياس لقوة الرابطة الكيميائية، مما يعني أنها تخبرنا عن مدى احتمال بقاء زوج من الذرات مرتبطًا في وجود اضطرابات الطاقة. وبدلاً من ذلك، يمكن اعتبارها مقياسًا للاستقرار المكتسب عندما ترتبط ذرتان ببعضهما البعض، على عكس حالتهما الحرة أو غير المرتبطة.

يتم تحديد طاقة الرابطة عن طريق قياس الحرارة اللازمة لتكسير مول واحد من الجزيئات إلى ذراتها الفردية، وهي تمثل متوسط ​​الطاقة المرتبطة بتكسير الروابط الفردية للجزيء. كلما زادت طاقة الرابطة، كلما قلنا أن الرابطة بين الذرتين أقوى، وكانت المسافة بينهما (طول الرابطة) أصغر.

على سبيل المثال، تتطلب الرابطة HO-H في جزيء الماء 493 كيلوجول/مول لكسر وتوليد أيون الهيدروكسيد (OH). يتطلب كسر رابطة OH في أيون الهيدروكسيد كمية إضافية تبلغ 424 كيلوجول/مول. ولذلك، فإن طاقة الرابطة لروابط OH التساهمية في الماء تكون متوسط ​​القيمتين، أو 458.9 كيلوجول/مول. تسمى قيم الطاقة هذه (493 و424 كيلو جول/مول) اللازمة لكسر روابط OH المتعاقبة في جزيء الماء “طاقات تفكك الروابط”، وهي مختلفة عن طاقة الرابطة.

طاقة الرابطة هي متوسط  ​​طاقات تفكك الرابطة في الجزيء.

يتم تحديد الخصائص الدقيقة لنوع معين من الروابط جزئيًا من خلال طبيعة الروابط الأخرى في الجزيء؛ على سبيل المثال، ستختلف طاقة وطول الرابطة C–H اعتمادًا على الذرات الأخرى المرتبطة بذرة الكربون. وبالمثل، يمكن أن يختلف طول رابطة CH بنسبة تصل إلى 4% بين الجزيئات المختلفة. لهذا السبب، فإن القيم المدرجة في جداول طاقة الرابطة وطول الرابطة هي عادة متوسطات مأخوذة من مجموعة متنوعة من المركبات التي تحتوي على زوج ذرات محدد.

الطاقة بين ذرتين كدالة للمسافة بين النواة:

يوضح منحنى مورس كيف تتغير طاقة نظام ثنائي الذرة كدالة للمسافة بين النواة.

وعلى مسافات كبيرة، تكون الطاقة صفرًا، مما يعني عدم وجود تفاعل. ويتفق هذا مع فهمنا بأن الذرتين المتباعدتين بشكل لا نهائي لا تتفاعلان مع بعضهما البعض بأي طريقة ذات معنى، أو على الأقل يمكننا القول أنهما غير مرتبطتين ببعضهما البعض.

على مسافات بين النواة بترتيب القطر الذري، تهيمن قوى الجذب. عند المسافات الصغيرة جدًا بين الذرتين، تكون القوة تنافرية وتكون طاقة نظام الذرتين عالية جدًا. تتم موازنة القوى الجذابة والتنافرية عند أدنى نقطة في مخطط منحنى مورس.

المسافة بين النواة التي يحدث عندها الحد الأدنى من الطاقة تحدد طول رابطة التوازن. يمثل طول الرابطة قيمة “توازن” لأن الحركة الحرارية تتسبب في اهتزاز الذرتين حول هذه المسافة، مثلما يهتز الزنبرك ذهابًا وإيابًا حول مسافة التوازن أو عدم تمديده.

سيكون لمنحنى مورس حدود دنيا مختلفة للطاقة واعتماد على المسافة للروابط المتكونة بين أزواج مختلفة من الذرات. بشكل عام، كلما كانت الرابطة بين ذرتين أقوى، كلما انخفض الحد الأدنى للطاقة وقل طول الرابطة.

طاقة الرابطة هي مقدار العمل الذي يجب القيام به لفصل ذرتين عن بعضهما البعض تمامًا؛ بمعنى آخر، هو نفس عمق “البئر” في منحنى الطاقة الكامنة.

طاقة الرابطة والاستقرار:

يمكن تصور طاقة الرابطة الكيميائية في مركب معين على أنها متوسط ​​كمية الطاقة اللازمة لكسر إحدى هذه الروابط الكيميائية.

ولذلك، فإن طاقة الرابطة الكيميائية تتناسب طرديا مع استقرار تلك الرابطة.

وهذا يعني أنه كلما زادت طاقة الرابطة لرابطة كيميائية معينة بين ذرتين، زاد استقرار تلك الرابطة الكيميائية.

مقارنة بين طاقة الرابطة وطاقة تفكك الرابطة:

يمكن تعريف طاقة تفكك الرابطة الكيميائية (التي يتم اختصارها أحيانًا إلى BDE) على أنها التغير في المحتوى الحراري المرتبط بكسر الرابطة الكيميائية عبر الانقسام المتماثل.

على سبيل المثال، طاقة تفكك الرابطة للجزيء AB هي كمية الطاقة المطلوبة لتسهيل الانقسام المتماثل للرابطة بين A وB، مما يؤدي إلى تكوين جذرين حرين.

من المهم أن نلاحظ أن طاقة تفكك الرابطة الكيميائية تعتمد على درجة الحرارة المطلقة للبيئة. لذلك، عادةً ما يتم حساب طاقة تفكك الرابطة في ظل الظروف القياسية (حيث تكون درجة الحرارة تساوي تقريبًا 298 كلفن).

من ناحية أخرى، طاقة الرابطة للرابطة الكيميائية في المركب هي القيمة المتوسطة لجميع المحتوى الحراري لتفكك الرابطة لتلك الرابطة في الجزيء.

في الختام، يمكن القول إن طاقة الرابطة الكيميائية هي مفهوم أساسي في الكيمياء يلعب دوراً بارزاً في فهم الخصائص والسلوك الكيميائي للمواد.و تعكس قيمة طاقة الرابطة استقرار الروابط بين الذرات في الجزيء،

المراجع:

1- موقع https://www.thoughtco.com/definition-of-bond-energy-604838 أطلعت عليه بتاريخ 30/1/2024.

2-موقع https://uen.pressbooks.pub/introductorychemistry/chapter/bond-energy-and-enthalpy/ أطلعت عليه بتاريخ 30/1/2024.

3-موقع https://byjus.com/chemistry/bond-energy/ أطلعت عليه بتاريخ 30/1/2024.