Cálculos de Energía de Enlace

La energía de enlace de un enlace H-H es de 440.000 julios. Para que resulte más fácil a la hora de utilizar el valor para calcular la energía de enlace, podemos dividirlo para formar kilojulios.

440.000 J : 1000 = 440kJ

Esto significa que 440.000J es lo mismo/equivale a 440kJ.

Para este ejemplo, vamos a utilizar el Proceso de Haber, en el que el nitrógeno y el hidrógeno reaccionan para formar amoníaco. Esta reacción puede ir hacia delante y hacia atrás, pero nosotros calcularemos la reacción hacia delante.

Ecuación química:

$$N_{2(g)} + 3H_{2 (g)}rightleftharpoons 2NH_{3(g)}$$

1. Primero necesitamos calcular la energía de enlace entre los reactantes. Para esta reacción se trata de un mol de nitrógeno con nitrógeno (triple enlace) y tres moles de hidrógeno con hidrógeno (enlace simple).

1 mol - N≡N(940 kJ/mol) = 940 kJ

3 mol - H-H (440 kJ/mol) = 1600 kJ

Así que la energía total de ruptura del enlace es: 940 kJ + 1320 kJ = 2260 kJ

2. Ahora tenemos que calcular la energía de enlace entre los productos. Para esta reacción se trata de dos moles de enlace simple de nitrógeno a hidrógeno. Para este enlace, cada nitrógeno está unido a tres hidrógenos, por lo que son 6 enlaces.

6 mol x N-H (400 kJ/mol) = 2400 kJ

3. Por último, calcularemos el cambio de energía.

Cambio de energía = 2260 kJ - 2400 kJ = -140 kJ/mol por reacción

Cambio energético global = -140 kJ/mol

Para nuestro segundo ejemplo exploraremos la reacción entre el hidrógeno y el flúor.

Ecuación química: _H2(g) + _F2(g) → 2HF(g)

1. Primero tenemos que calcular la energía de enlace entre los reactantes, así que para esta reacción se trata de un mol de hidrógeno con hidrógeno en un enlace simple y un mol de flúor con flúor también en un enlace simple.

1 mol - H-H (440 kJ/mol) = 440 kJ

1 mol - F-F (160 kJ/mol) = 160 kJ

Por tanto, la energía total de ruptura del enlace es: 440 kJ + 160 kJ = 600 kJ

2. Ahora tenemos que calcular la energía de enlace entre los productos. Para esta reacción se trata de dos moles de hidrógeno con flúor en un enlace simple.

2 mol - H-F (570 kJ/mol) = 1140 kJ

Así que la energía total de ruptura del enlace es: 1140 kJ

3. Por último, calcularemos el cambio de energía.

Cambio de energía = 600 - 1140 = -540 kJ para cada reacción

Cambio energético total = -540 kJ para cada reacción

Para nuestro ejemplo final vamos a explorar la reacción entre el oxígeno y el metano.

Ecuación química: _CH4(g) + _2O2 (g) → _CO2 (g) + _2H2O

1. Primero tenemos que calcular la energía de enlace entre los reactantes, así que para esta reacción son 4 enlaces simples entre el carbono y el hidrógeno y 2 moles de oxígeno con enlace doble.

4 mol x C-H (420 kJ/mol) = 1680 kJ

2 mol x O=O (500 kJ/mol) = 1000 kJ

Por tanto, la energía total de ruptura del enlace es: 1680 + 1000 = 2680 kJ

2. Ahora tenemos que calcular la energía de enlace entre los productos. Para esta reacción son dos moles de agua y un mol de dióxido de carbono.

4 mol - H-O (470 kJ/mol) = 1880 kJ

2 mol - C=O (800 kJ/mol) = 1600 kJ

Por tanto, la energía total de ruptura del enlace es: 1880 + 1600 = 3480 kJ

3. Por último, calcularemos el cambio de energía.

Cambio de energía = 2680 - 3480 = -800 kJ

Cambio energético total = -800 kJ