結合解離エンタルピーは、結合がホモリティック分裂によって切断されるときに発生するエンタルピーの標準的な変化として定義できます。結合のホモリシスの結果として形成されるラジカルが最も一般的です。
結合解離エンタルピー
2 つの種の間の化学結合の結合解離エンタルピーは、2 つの種の間の化学結合の強度を推定するために使用できます。これは、通常、標準条件 (298K) (0K) でのエンタルピー変化として測定されますが、絶対零度における化学結合の均一分裂のエンタルピー変化として定義されることがよくあります。
結合解離エンタルピーの特徴
これは、生物の 2 つの異なる種の間に存在する化学結合を切断するために供給しなければならないエネルギーの量です。
化学結合の強さは、この方法を使用して計算できます。
特に二原子分子に関しては、結合エネルギーの値に等しい.
シリコンとフッ素の間の結合は、知られているすべての化学結合の中で最も高い結合解離エンタルピーを持つと言われています。
原子または分子間の共有結合は、静電引力によって形成されるため、結合解離エネルギーが低いと言われています。
二原子分子の場合、前述のように、結合解離エンタルピーは結合エネルギーに等しく、結合エネルギーが保存されることを意味します。これは、結合エネルギーが分子内の同じタイプのすべての結合のすべての結合解離エンタルピーの平均値であり、結合エネルギーが次のように計算されるという事実によるものです:
例として、変換を完了するためにすべての水素原子を除去する必要があるメタン分子を考えてみましょう。最初の水素分子を除去するのに必要なエネルギーは 105 kcal/mol ですが、2 番目の水素分子を除去するのに必要なエネルギーは 110 kcal/mol です。これらの水素について、3 番目と 4 番目の水素の結合解離エンタルピーは、それぞれ 101 kcal/mol と 81 kcal/mol と計算されます。これらの値を平均すると、総結合エネルギーは 99 kcal/mol であることがわかります。これは、前述のように、C-H 結合の結合解離エネルギーのいずれとも等しくありません。
結合エンタルピーと結合解離エンタルピーの差
以下に示すように、結合エンタルピーと結合解離エンタルピーには大きな違いがあることに注意してください。
二原子分子を除いて、結合解離エンタルピーは結合エンタルピーと正反対です。特定の分子の場合、結合解離エンタルピーは 1 つの化学結合を解離するのに必要なエネルギーを表し、結合エンタルピーはその分子の同様のタイプの結合のすべての結合解離エンタルピーの平均を表します。ホモレプティック化合物 EXn の場合、応答 EXn → E + nX のエンタルピー変化は、E-X 結合のエンタルピー変化を (1/n) 倍に増加させます。その結果、結合エンタルピーは平均結合解離エンタルピーとも呼ばれ、結合解離エンタルピーは標準解離エンタルピーと呼ばれ、結合エンタルピーは標準解離エンタルピーとも呼ばれます。
特に明記しない限り、表に示されている平均結合エンタルピーは、検討中の結合の「典型的な」インスタンスを含む種カテゴリの組み合わせの結合エンタルピーの通常の推定値です。たとえば、水分子 (H2O) の HOH 結合を切断するには、118.8 kcal/mol (497.1 kJ/mol) のエネルギーが必要です。残りのヒドロキシルの分離には、101.8 kcal/mol (425.9 kJ/mol) のエネルギーが必要です。一般通念によれば、水中の O-H 共有結合のエンタルピーは 110.3 kcal/mol (461.5 kJ/mol) であり、これは基本的にこれらの値の平均です。
メタンからの進行性水素原子の脱離の場合、結合解離エンタルピーは次のとおりです:D(CH3-H):110 kcal/mol (460 kJ/mol)、D(CH2-H):101 kcal/mol (423 kJ/mol)、および D(CH-H):81 kcal/mol (339 kJ/mol) 結合エンタルピーは、この方法で 99 kcal/mol または 414 kJ/mol として計算されます (結合解離エンタルピーの標準）。個々の結合解離エンタルピーはいずれも、可能な最大値である 99 kcal/mol の結合エネルギーに近づきません。
最も弱い化学結合と最も強い化学結合
結合解離エンタルピーの概念を使用して、最も弱い化学結合と最も強い化学結合を特定できます。前述のように、シリコンとフッ素の間の結合は、これまでに発見された中で最も強力な化学結合であることがわかっています。
四フッ化ケイ素分子では、最初のケイ素-フッ素結合を切断するのに必要な結合解離エネルギーは 166 kcal/mol、または 166 kcal/mol であると推定されます。シリコン原子とフッ素原子の間の電気陰性度の大きな違いと、フッ素が周期表全体で最も電気陰性度の高い元素であるという事実により、これは説明できます。
中性化合物に移ると、一酸化炭素の炭素-酸素結合は、結合解離エネルギーが 257 kcal/mol で、既知の結合の中で最も強度が高いことが発見されました。エチンの炭素-炭素結合は、約 160 kcal/mol と推定される比較的高い結合解離エネルギーを持っていることに注意してください。
その結果、以前に述べたように、結合解離エンタルピーの概念は熱化学の分野で非常に有用であることがわかっています。
結論
結合解離エンタルピーは、結合がホモリティック分裂によって切断されるときに発生するエンタルピーの標準的な変化として定義できます。結合のホモリシスの結果として形成されるラジカルが最も一般的です。2 つの種間の化学結合の結合解離エンタルピーを使用して、2 つの種間の化学結合の強度を推定できます。多くの場合、絶対零度における化学結合のホモリティック分裂のエンタルピー変化として定義されます。これは、生物の 2 つの異なる種の間に存在する化学結合を切断するために供給しなければならないエネルギーの量です。の結合解離エンタルピーは、熱化学の分野で非常に有用であることがわかっています。
