9.13:
键能和键长
9.13:
键能和键长
存在稳定的分子是因为共价键将原子结合在一起。共价键的强度通过使其断裂所需的能量，即分离键合原子所需的能量来测量。分离任何一对键合原子都需要能量＆mdash;键越强，打破它所需的能量就越大。
打破一摩尔气态分子中特定共价键所需的能量称为键能或键离解能。双原子分子的键能D X＆Y 定义为吸热反应的标准焓变：
例如，纯共价H–H键的键能DH–H为436 kJ / mol的H–H键断裂：
具有三个或更多个原子的分子具有两个或更多个键。这种分子中所有键能的总和等于吸热反应的标准焓变，该吸热反应破坏了分子中的所有键。例如，CH 4 中四个C–H键能之和为1660 kJ，等于反应的标准焓变：
平均C–H键能DC–H为1660/4 = 415 kJ / mol，因为每摩尔反应有4摩尔C–H键断裂。尽管四个C–H键在原始分子中是等效的，但它们并不需要相同的能量才能断裂。一旦第一个键断裂（需要439 kJ / mol），其余键就更容易断裂。 415 kJ / mol的值是平均值，不是打破任何一个键所需的精确值。
两个原子之间的键强度随着键中电子对数量的增加而增加。通常，随着粘结强度的增加，粘结长度减小。因此，三键比相同两个原子之间的双键强和短。同样，双键比相同两个原子之间的单键强和短。当一个原子与基团中的各个原子键合时，键合强度通常会随着我们向下移动基团而降低。例如，C–F为439 kJ / mol，C Cl为330 kJ / mol，C–Br为275 kJ / mol。
键能可用于计算反应的近似焓变，也称为键焓，其中没有形成焓。这种类型的计算还将告诉反应是放热的还是吸热的。当产物中的键强于反应物中的键时，发生放热反应（ΔH为负，产生热量）。当产物中的键比反应物中的键弱时，就会发生吸热反应（ΔH为正，吸收热量）。
化学反应的焓变ΔH大约等于打破反应物中所有键所需的能量之和（能量“ in”，正号）加上产品中所有键均形成时释放的能量（能量“出”负号）。可以通过以下方式用数学方式表示：
在此表达式中，符号Ʃ表示“和”。 D表示键能，单位为kJ / mol，始终为正数。键能取决于特定键是单键，双键还是三键。因此，在以这种方式计算焓时，重要的是考虑所有反应物和产物中的键合。由于D值通常是许多不同分子中一种键的平均值，因此该计算提供了反应焓的粗略估计，而不是精确值。
请考虑以下反应：
或
这些多余的能量以热量的形式释放出来，因此反应是放热的。