Laentalpía de enlace (E ) es la cantidad de energía necesaria para romper un mol de un enlace co valente específico en fase gaseosa.
Si en tus exámenes te piden la definición de entalpía de enlace, debes incluir la parte relativa a que la sustancia está en fase gaseosa. Además, sólo puedes hacer cálculos de entalpía de enlace sobre sustancias en fase gaseosa.
Mostramos el enlace covalente específico que se rompe poniéndolo entre paréntesis después del símbolo E. Por ejemplo, escribes la entalpía de enlace de un mol de hidrógeno diatómico () como E (H-H).
Una molécula diatómica es simplemente una molécula que contiene dos átomos, como el H2, el O2 o el HCl.
- A lo largo de este artículo, definiremos la entalpía de enlace.
- Descubre las energías medias de enlace.
- Aprende a utilizar las entalpías medias de enlace para calcular la ΔH de una reacción.
- Aprende a utilizar la entalpía de vaporización en los cálculos de entalpía de enlace.
- Descubre la relación entre la entalpía de enlace y las tendencias de las entalpías de combustión de una serie homóloga.
¿Qué se entiende por entalpía de enlace?
¿Qué ocurre si la molécula con la que tratamos tiene más de un enlace que romper? Por ejemplo, el metano () tiene cuatro enlaces C-H. Los cuatro hidrógenos del metano están unidos al carbono con un único enlace. Podrías esperar que la entalpía de enlace de los cuatro enlaces fuera la misma. En realidad, cada vez que rompemos uno de esos enlaces cambiamos el entorno de los enlaces que quedan. La fuerza de un enlace covalente se ve afectada por los demás átomos de la molécula. Esto significa que el mismo tipo de enlace puede tener energías de enlace diferentes en entornos distintos. El enlace O-H del agua, por ejemplo, tiene una energía de enlace distinta a la del enlace O-H del metanol. Como las energías de enlace se ven afectadas por el entorno, utilizamos la entalpía media de enlace.
Laenergía media de enlace (también llamada energía media de enlace) es la cantidad de energía necesaria para romper un enlace covalente en átomos gaseosos promediada sobre diferentes moléculas.
Las entalpías medias de enlace son siempre positivas (endotérmicas), ya que la ruptura de enlaces siempre requiere energía.
Esencialmente, se toma una media de las entalpías de enlace del mismo tipo de enlaces en diferentes entornos. Los valores de entalpía de enlace que ves en un libro de datos pueden variar ligeramente porque son valores medios. En consecuencia, los cálculos que utilicen entalpías de enlace sólo serán aproximados.
Cómo hallar ∆H de una reacción utilizando entalpías de enlace
Podemos utilizar cifras medias de entalpía de enlace para calcular el cambio de entalpía de una reacción cuando no sea posible hacerlo experimentalmente. Podemos aplicar la Ley de Hess utilizando la siguiente ecuación:
Fig. 1 - Utilización de las entalpías de enlace para hallar ∆H
Calcular la ΔH de una reacción utilizando entalpías de enlace no será tan exacto como utilizar los datos de entalpía de formación/combustión, porque los valores de entalpía de enlace suelen ser la energía media de enlace, es decir, una media de una serie de moléculas diferentes.
Ahora vamos a practicar los cálculos de entalpía de enlace con algunos ejemplos.
Recuerda que sólo puedes utilizar entalpías de enlace si todas las sustancias están en fase gaseosa.
Calcula ∆H para la reacción entre el monóxido de carbono y el vapor en la fabricación de hidrógeno. A continuación se indican las entalpías de enlace.
| Tipo de enlace | Entalpía de enlace (kJ) |
| C-O (monóxido de carbono) | +1077 |
| C=O (dióxido de carbono) | +805 |
| O-H | +464 |
| H-H | +436 |
En este ejemplo utilizaremos un ciclo de Hess. Empecemos dibujando un ciclo de Hess para la reacción.
Fig. 2 - Cálculo de la entalpía de enlace
Ahora vamos a descomponer los enlaces covalentes de cada molécula en átomos individuales utilizando sus entalpías de enlace dadas. Recuerda:
- Hay dos enlaces O-H en ,
- Un enlace C-O en el CO
- Dos enlaces C-O en ,
- y un enlace H-H en .
Fig. 3 - Cálculo de la entalpía de enlace
Ahora puedes utilizar la Ley de Hess para hallar una ecuación para las dos rutas.
∆H = [ 2(464) +1077 ] - [ 2(805) + 436 ]
∆H = -41 kJ
En el siguiente ejemplo, no utilizaremos un ciclo de Hess: simplemente cuentas el número de entalpías de enlace rotas en los reactantes y el número de entalpías de enlace formadas en los productos. ¡Echemos un vistazo!
Es posible que en algunos exámenes te pidan específicamente que calcules ∆H utilizando el método siguiente.
Calcula la entalpía de combustión del etileno que se muestra a continuación, utilizando las entalpías de enlace dadas.
| Tipo de enlace | Entalpía de enlace (kJ) |
| C-H | +414 |
| C=C | +839 |
| O=O | +498 |
| O-H | +463 |
| C=O | +804 |
Laentalpía de combustión es el cambio de entalpía cuando un mol de una sustancia reacciona en exceso de oxígeno para producir agua y dióxido de carbono.
Debes empezar reescribiendo la ecuación de modo que tengamos un mol de etileno.
Cuenta el número de enlaces que se rompen y el número de enlaces que se forman:
| Enlaces rotos | Enlaces formados | |
| 2 x(C-H ) = 2(414) | 2 x(O-H ) = 2(463) | |
| 1 x (C=C) = 839 | 4 x (C=O) = 4(804) | |
| x (O=O) = (498) | ||
| Total | 2912 | 4142 |
Introduce los valores en la ecuación siguiente
= 2912 - 4142
= -1230
¡Ya está! ¡Has calculado el cambio de entalpía de la reacción! Puedes ver por qué este método puede ser más fácil que utilizar un ciclo de Hess.
Quizá tengas curiosidad por saber cómo calcularías la ∆H de una reacción si algunos de los reactantes están en fase líquida. Tendrás que convertir el líquido en gas utilizando lo que llamamos el cambio de entalpía de vaporización.
La entalpía de vaporización () es simplemente el cambio de entalpía cuando un mol de un líquido se convierte en gas en su punto de ebullición.
Para ver cómo funciona, hagamos un cálculo en el que uno de los productos sea un líquido.
A continuación se muestra la combustión del metano.
Calcula la entalpía de combustión utilizando las energías de disociación de enlace de la tabla.
| Tipo de enlace | Entalpía de enlace |
| C-H | +413 |
| O=O | +498 |
| C=O (dióxido de carbono) | +805 |
| O-H | +464 |
Uno de los productos, es un líquido. Tenemos que convertirlo en gas antes de poder utilizar las entalpías de enlace para calcular ∆H. La entalpía de vaporización del agua es de +41 kJ.
| Enlaces rotos (kJ) | Enlaces formados (kJ) | |
| 4 x (C-H) = 4(413) | 4 x (O-H) = 4(464) + 2(41) | |
| 2 x (O=O) = 2(498) | 2 x (C-O) = 2(805) | |
| Total | 2648 | 3548 |
Utiliza la ecuación
= ∑ entalpías de enlace rotas en los reactantes - ∑ entalpías de enlace formadas en los productos
∆H = 2648 - 3548
∆H = -900 kJ
serie homóloga es una familia de compuestos orgánicos. Los miembros de una serie homóloga comparten propiedades químicas similares y una fórmula general. Por ejemplo, los alcoholes contienen un grupo -OH en sus moléculas y el sufijo "-ol".
Echa un vistazo a la siguiente tabla. Muestra el número de átomos de carbono, el número de átomos de hidrógeno y la entalpía de combustión de los miembros de la serie homóloga de los alcoholes. ¿Ves algún patrón?
Fig. 4 - Tendencias de las entalpías de combustión de una
- Aumenta
- carbono en la mol
- .
- Aumenta el número de átomos de hidrógeno en la molécula.
Esto se debe al número de enlaces C y enlaces H que se rompen en el proceso de combustión. Cada alcohol sucesivo de la serie homóloga tiene un enlace extra.
Cada extra aumenta la entalpía de combustión de esta
seriehomóloga
en aproximadamente 650kJmol-1.
En realidad, esto es muy útil si quieres calcular las entalpías de combustión de una serie homóloga, ¡porque puedes utilizar un gráfico para predecir los valores! Los valores calculados a partir del gráfico son, en cierto sentido, "mejores" que los valores experimentales obtenidos por calorimetría.
Los valores experimentales acaban siendo mucho menores que los calculados debido a factores como la pérdida de calor y la combustión incompleta.
Fig. 5 - Entalpía de combustión de una serie homóloga, valores calculados y experimentales
Entalpía de enlace - Puntos clave
- La entalpía de enlace (E) es la cantidad de energía necesaria para romper un mol de un enlace covalente específico en fase gaseosa.
- Las entalpías de enlace se ven afectadas por su entorno; un mismo tipo de enlace puede tener energías de enlace diferentes en entornos distintos.
- Los valores de entalpía utilizan la energía media de enlace, que es una media de diferentes moléculas.
- Podemos utilizar la energía media de enlace para calcular la ΔH de una reacción utilizando la fórmula: ΔH = Σ energías de enlace rotas - Σ energías de enlace formadas.
- Sólo puedes utilizar las entalpías de enlace para calcular ∆H cuando todas las sustancias están en fase gaseosa.
- Hay un aumento constante de las entalpías de combustión en una serie homóloga debido al número de enlaces C y enlaces H que se rompen en el proceso de combustión.
- Podemos representar gráficamente esta tendencia para calcular las entalpías de combustión de una serie homóloga sin necesidad de calorimetría.
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