9.12: Energía de bonos

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¿Cómo se forma el smog?

Sabemos que el nitrógeno constituye alrededor\(79\%\) de los gases en el aire, y que este gas es químicamente muy inerte. Sin embargo, también sabemos que uno de los principales contribuyentes a la producción de smog es una mezcla de compuestos nitrogenados a los que se hace referencia como\(\ce{NO}_x\). Debido a las altas temperaturas de combustión en los motores modernos de los automóviles (provocado por la necesidad de una mejor eficiencia de combustible), hacemos más\(\ce{NO}_x\) que reaccionará con otros materiales para crear smog. Entonces, nuestro gas nitrógeno inerte se puede convertir en otros compuestos si hay suficiente energía disponible para romper los triples enlaces en la\(\ce{N_2}\) molécula.

Energía de bonos

La formación de un enlace químico resulta en una disminución de la energía potencial. En consecuencia, romper un enlace químico requiere un aporte de energía. La energía de enlace es la energía requerida para romper un enlace covalente entre dos átomos. Una alta energía de enlace significa que un enlace es fuerte y la molécula que contiene ese enlace es probable que sea estable y menos reactiva. Los compuestos más reactivos contendrán enlaces que generalmente tienen energías de enlace más bajas. Algunas energías de enlace se enumeran en la siguiente tabla.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Energías de enlace
Bond	Energía de bonos\(\left( \text{kJ/mol} \right)\)
\(\ce{H-H}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">436
\(\ce{C-H}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">414
\(\ce{C-C}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">347
\(\ce{C=C}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">620
\(\ce{C \equiv C}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">812
\(\ce{F-F}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">157
\(\ce{Cl-Cl}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">243
\(\ce{Br-Br}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">193
\(\ce{I-I}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">151
\(\ce{N \equiv N}\)	\ (\ left (\ text {kJ/mol}\ right)\)” style="vertical-align:middle; text-align:center; ">941

Todos los elementos halógenos existen naturalmente como moléculas diatómicas (\(\ce{F_2}\)\(\ce{Cl_2}\),\(\ce{Br_2}\), y\(\ce{I_2}\)). Generalmente son muy reactivas y por lo tanto tienen energías de enlace relativamente bajas.

Como puede verse mediante una comparación de las energías de enlace para los diversos enlaces carbono-carbono, los dobles enlaces son sustancialmente más fuertes que los enlaces simples. De igual manera, los enlaces triples son aún más fuertes. El triple enlace que existe entre los átomos de nitrógeno en el gas nitrógeno lo\(\left( \ce{N_2} \right)\) hace muy poco reactivo. Todas las plantas y animales requieren el elemento nitrógeno, pero no se puede obtener de la absorción directa de gas nitrógeno de la atmósfera debido a su triple enlace fuerte y no reactivo. En cambio, las bacterias convierten el nitrógeno a una forma más utilizable como los iones amonio y nitrato, que luego son absorbidos por las plantas del suelo. Los animales solo obtienen nitrógeno al comer esas plantas.

Resumen

La energía de enlace es una indicación de la cantidad de energía necesaria para una reacción química.
Cuanto mayor sea la energía del enlace, menos reactivo es el enlace.

Revisar

¿Qué significa una alta energía de enlace?
¿Qué tipo de enlaces tienen más compuestos reactivos?
¿Cuál reaccionará más fácilmente: un enlace C-H o un enlace Cl-Cl?