Energía de enlaces ruptura y formación

Energía del triple enlace de Co

La ruptura de los enlaces químicos nunca libera energía al entorno exterior. La energía sólo se libera cuando se forman los enlaces químicos. En general, una reacción química implica dos pasos: 1) se rompen los enlaces químicos originales entre los átomos y 2) se forman nuevos enlaces. Estos dos pasos a veces se agrupan en un solo evento para simplificar, pero en realidad son dos eventos separados. Por ejemplo, cuando se quema metano (gas natural) en la estufa, el metano reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono y agua. Los químicos suelen escribir esto como:

Esta ecuación química equilibrada resume la reacción química que se produce al quemar metano. Los reactivos están a la izquierda, los productos a la derecha y la flecha representa el momento en que se produce la reacción. Pero detrás de esa flecha se esconden muchas cosas interesantes. Una ecuación más detallada sería algo así:

La primera línea de la ecuación contiene los reactivos originales: moléculas de metano y moléculas de oxígeno. La primera flecha representa la ruptura de los enlaces, que requiere energía. En la línea del medio están los átomos, ahora separados de las moléculas y libres para reaccionar. La segunda flecha representa la formación de nuevos enlaces. En la última línea están los productos finales. Se necesita un poco de energía, como la chispa del encendedor de tu estufa, para que se inicie la reacción. Esto se debe a que los enlaces deben romperse antes de que los átomos puedan formar nuevos enlaces, y siempre se necesita energía para romper los enlaces. Una vez iniciada la reacción, la energía de salida de una molécula de metano quemada se convierte en la energía de entrada para la siguiente molécula. Parte de la energía liberada por cada enlace que se forma al hacer el dióxido de carbono y el agua se utiliza para romper más enlaces en las moléculas de metano y oxígeno. De este modo, la reacción se autoalimenta (siempre que se siga suministrando metano y oxígeno). El encendedor puede apagarse. Si la ruptura de enlaces no requiriera energía, los combustibles no necesitarían un dispositivo de ignición para empezar a arder. Simplemente empezarían a arder por sí mismos. La presencia de bujías en su coche atestigua el hecho de que la ruptura de enlaces químicos requiere energía. (Tenga en cuenta que la combustión del metano implica en realidad muchos pasos más pequeños, por lo que la ecuación anterior podría ampliarse con más detalles).

Energía de enlace Bo

Comer, poner gasolina en un coche y tirar un tronco a una hoguera implican añadir energía a un sistema. En cada caso, la energía se añade en forma de enlaces covalentes* que mantienen a los átomos unidos en las moléculas.

Los enlaces covalentes son uno de los cuatro tipos de enlaces químicos. Los otros tres son los enlaces iónicos, los enlaces metálicos y los enlaces de hidrógeno. Cada tipo de enlace difiere en la forma en que los átomos comparten los electrones. En los enlaces covalentes, dos átomos comparten completamente uno o más pares de electrones. Estos enlaces son bastante fuertes.

Los enlaces covalentes se forman entre átomos cuando la energía total presente en la nueva molécula formada es menor que la energía presente en cada uno de los átomos por separado. La energía más baja cuando se produce el enlace se debe a que los átomos son más estables cuando sus capas externas de electrones están llenas. Los átomos pueden llenar sus capas exteriores compartiendo electrones con otros átomos mediante la formación de enlaces covalentes.

Existe una relación simétrica entre la cantidad de energía liberada durante la formación de un enlace covalente y la cantidad de energía necesaria para romper el enlace. Obsérvese el flujo de energía. La ruptura de enlaces covalentes requiere energía, y la formación de enlaces covalentes libera energía.

Energía de enlace Si si

La energía de enlace es una medida de la fuerza de un enlace químico, es decir, nos indica la probabilidad de que un par de átomos permanezca unido en presencia de perturbaciones energéticas. También puede considerarse como una medida de la estabilidad obtenida cuando dos átomos se unen entre sí, en contraposición a sus estados libres o no unidos.

La energía de enlace se determina midiendo el calor necesario para romper un mol de moléculas en sus átomos individuales, y representa la energía media asociada a la ruptura de los enlaces individuales de una molécula. Cuanto mayor es la energía de enlace, más fuerte es el enlace entre los dos átomos y la distancia entre ellos (longitud del enlace) es menor.

Por ejemplo, el enlace HO-H en una molécula de agua requiere 493 kJ/mol para romperse y generar el ion hidróxido ([latex]\text{OH}^-[/latex]). Romper el enlace O-H en el ion hidróxido requiere 424 kJ/mol adicionales. Por lo tanto, la energía de enlace de los enlaces covalentes O-H en el agua se reporta como el promedio de los dos valores, o 458,9 kJ/mol. Estos valores de energía (493 y 424 kJ/mol) necesarios para romper los sucesivos enlaces O-H en la molécula de agua se denominan «energías de disociación del enlace», y son diferentes de la energía de enlace. La energía de enlace es la media de las energías de disociación de enlaces en una molécula.

La formación de enlaces es exotérmica o endotérmica

Mi profesor de química utiliza estos términos indistintamente y me preguntaba si se refieren a lo mismo. Según tengo entendido, la energía de enlace es la energía necesaria para romper un mol de moléculas gaseosas con enlace covalente. Mientras que la energía potencial se refiere a la energía que se gana o se pierde durante la formación del enlace, que puede caracterizarse además como endotérmica o exotérmica.

La respuesta es un sí con reservas. En concreto, la «energía de disociación del enlace» (a menudo abreviada como «energía del enlace») es un número positivo que es la cantidad de energía que hay que añadir al sistema para romper completamente un mol de enlaces equivalentes. Un enlace completamente roto tiene, por definición, 0 energía potencial, por lo que la formación del enlace da lugar a una energía potencial negativa. Por lo tanto, la energía potencial del enlace es igual en magnitud pero opuesta en signo a la energía de disociación del enlace. Si sólo hablamos de la magnitud (lo que suele ocurrir), son intercambiables.

Además de los enlaces químicos, un sistema puede tener otras fuentes de energía potencial, como la energía potencial gravitatoria o la energía potencial electrostática, por lo que en ese sentido la energía potencial no es sinónimo de energía de enlace, pero generalmente está bastante claro por el contexto cuando nos referimos sólo a la energía potencial de enlace.