Il Concetto di Legame Covalente
Il legame covalente si forma quando due atomi condividono una o più coppie di elettroni, e la sua forza è determinata dall’energia richiesta per romperlo. Più è forte il legame, maggiore è l’energia necessaria per separare gli atomi coinvolti.
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Energia di Legame
Ad esempio, per la molecola di H2, l’energia di legame è di 463 kJ/mol, e quindi l’energia per separare due atomi di idrogeno è di 463 kJ/mol.
La dissociazione dell’idrogeno in elementi, H2(g) → 2 H(g), richiede 463 kJ di energia per una mole di molecole.
Nel caso di molecole che contengono almeno tre legami, la somma delle energie di legame corrisponde alla variazione di entalpia dovuta alla rottura di tutti i legami. Ad esempio, per trasformare il metano nei suoi elementi secondo la reazione:
CH4(g) → C(s) + 4 H(g)
è necessario rompere i quattro legami carbonio-idrogeno, con un’energia totale di 1660 kJ/mol.
La variazione di entalpia di una reazione è data dalla differenza tra l’energia richiesta per rompere i legami e quella necessaria per formarli:
ΔH = Σ Dlegami rotti – Dlegami formati
Tuttavia, poiché i valori di energia di legame sono medi per un certo tipo di legame, questo calcolo fornisce solo un’approssimazione dell’entalpia di reazione.
Esercizi
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Entalpia della reazione: H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)
Dai dati termodinamici, le energie di legame sono:
H-H = 436 kJ/mol
Cl-Cl = 243 kJ/mol
H-Cl = 432 kJ/mol
Quindi, ΔH = 436 kJ/mol + 243 kJ/mol – 2(432 kJ/mol) = -185 kJ/mol. La reazione è esotermica, poiché rilascia più energia di quanta ne consuma.
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Entalpia della reazione: CO(g) + 2 H2(g) → CH3OH(g)
Per la molecola di CO, con un triplo legame carbonio-ossigeno, l’energia di legame corrispondente è 1080 kJ/mol. Per il metanolo, l’energia di legame C-H è 415 kJ/mol, C-O è 350 kJ/mol e O-H è 464 kJ/mol. Quindi, ΔH = 1080 kJ/mol + 2(436 kJ/mol) – [3(415 kJ/mol) + 350 kJ/mol + 464 kJ/mol] = -107 kJ/mol.
