Bağ Entalpileri ve Bağ Enerjileri Kimyasal reaksiyonların enerjilerine ilişkin hesaplamaları moleküler kavrama bağlı olarak açıklanabilir. Örneğin iki atomlu bir gazı parçalanarak serbest iki atoma dönüştürmek için verilmesi gereken enerji bağ entalpisi olarak adlandırılır. Gaz durumdaki diatomik molekülleri içeren standart haldeki elementlerin atomlarına ilişkin veriler, diatomik moleküllerin dissosiyasyon spektroskopik verilerinden elde edilir. Tablo 1 de bazı kimyasal bağların atomizasyon entalpisi verilmiştir. Tablo 1 : Bazı kimyasal bağlar için bağ entalpileri kJ mol-1 olarak verilmiştir. Tekli Bağlar İkili Bağlar Üçlü Bağlar H-H 436 N-H 391 F-F 158 C=C 615 \rm C \equiv C 812 H-F 563 N-N 159 Cl-Cl 243 C=O 724 \rm N \equiv N 946 H-Cl 432 N-O 175 Br-Br 193 N=N 418 H-Br 366 N-F 270 I-I 151 H-I 299 N-Cl 200 Cl-F 251 C-H 415 O-H 463 Br-Cl 218 C-C 344 O-O 143 I-Cl 210 C-Cl 328 O-F 212 I-Br 178 C-Br 276 C-O 350 S-H 368 C-N 292 S-S 266 Diatomik türlerin bağ entalpileri atomik türlerin listelenmiş olan entalpilerinden doğrudan hesaplanabilir. Örneğin oksijen için; \rm O_{2(g)} \; \rightarrow \; 2O_{(g)} \qquad \qquad \Delta H^o= 2(247.52 \; kJ) - ( 0.0 \; kJ) = 495.04 \; kJ oksijen molekülünün bağ entalpisidir. Benzer şekilde tek tip bağ içeren poliatomik moleküllerin bağ entalpileri benzer yol ile hesaplanır. Örneğin CH4 için, 25 oC deki verilere göre \rm \qquad \qquad \qquad \qquad \quad CH_{4(g)} \; \rightarrow \; C{(g)} \; + \; 4H{(g)} \rm \Delta H_f^o , kJ mol^{-1} \qquad -74.85 \qquad 718.38 \quad 4(217.94) \rm \Delta H^o = +1590.14 \; kJ - (-74.85 \; kJ) = +1664.99 \; kJ olarak hesaplanır. Metanın yapısına bakılırsa yukarıdaki tepkimede 4 adet C-H bağı kırılmıştır. Bu nedenle metandaki C-H bağ entalpisi (1644.99 kJ/4) = 416.25 kJ olarak elde edilir. Benzer şekilde diğer bağların bağ entalpileri de belirlenebilir. Örneğin metanoldeki C-O bağ enerjisini hesaplamak için, metanolde 3 C-H bağının kırılacağını, 1 C-O bağının ve 1 O-H bağının kırılacağını düşünülebilir. \rm CH_3OH{(g)} \; \rightarrow \; C_{(g)} \; + \; 4H_{(g)} \; + \; O{(g)} \qquad \qquad \Delta H^o= +2038.91 \; kJ \rm \Delta H^o= 3 \Delta H^o_{(C-H)} + \Delta H^o_{(C-O)} + \Delta H^o_{(O-H)} \rm \Delta \Delta H^o_{(C-O)} = (+2038.91 \;kJ) \; - \; [3(416.25 \; kJ) \; +\; (463 \; kJ)] = 327.16 \; kJ \; mol^{-1} Buradaki 463 kJ değeri O-H için bağ enerjisi olup, metandaki C-H bağ enerjisinin bulunmasına benzer şekilde sudaki H-O bağların enerjilerinden elde edilmiş değerdir. Soru 1 : Propenin hidrojenasyon ısısını (a) Bağ enerjileri tablosundan yararlanarak hesaplayınız. (b) Bileşiklerin standart oluşum tablosunu kullanarak hesaplayınız. Aradaki farkın nedenini açıklayınız. Yanıt 1 : Bağ Enerjileri, ve standart oluşum enerjileri tablolardan; \rm \Delta H_{C-H} = 415 \; kJ \; mol^{-1} \rm \Delta H_{C-C} = 344 \; kJ \; mol^{-1} \rm \Delta H_{C=C} = 615 \; kJ \; mol^{-1} \rm \Delta H_{H-H} = 436 \; kJ \; mol^{-1} \rm \Delta H_f^o \; (C_3H_8) = -104.5 \; kJ \; mol^{-1} \rm \Delta H_f^o \; (C_3H_6) = 20.2 \; kJ \; mol^{-1} olarak bulunabilir. \rm C_3H_{6(g)} \; + \; H_{2(g)} \; \rightarrow \; C_3H_{8(g)} \rm \Delta H_{298} = 8 \Delta H_{298} (C-H) - [6 \Delta H_{298}(C-H) + \Delta H_{298} (C-C) + \Delta H_{298} (C=C)+ \Delta H_{298} (H-H)] \rm \Delta H_{298} = [8(-415 \; kJ \; mol^{-1} ) + 2(-344 \; kJ \; mol^{-1})) - [6(-415 \; kJ \; mol^{-1}) + (-344 \; kJ \; mol^{-1}) + (-615 \; kJ \; mol^{-1}) + (-436 \; kJ \; mol^{-1})] \rm \Delta H_{298} = -123 \; kJ \; mol^{-1})] olarak hesaplanır. Maddenin standart oluşum enerjilerinden hidrojenasyon ısısı \rm \Delta H_{298} = [\Delta H_{298}^o (C_3H_8)] - [ \Delta H_{298}^o (C_3H_6) + \Delta H_{298}^o(H_2)] \rm \Delta H_{298} = [(-104.5 \; kJ \; mol^{-1}] - [(20.2 \; kJ \; mol^{-1}) + (0.0 \; kJ \; mol^{-1})] \rm \Delta H_{298} = -124.6 \; kJ \; mol^{-1} Bu aradaki fark bağ enerjilerinin elde edildiği moleküllerdeki bağ enerjisi farklılığından kaynaklanır.