אנרגית קשר
תוכן עניינים
אנרגית קשר
הגדרה
אנרגית קשר- האנרגיה שיש להשקיע על מנת לפרק את הקשר בין שני אטומים (או: האנרגיה שנפלטת בהתהוות הקשר בין שני אטומים) היא מהווה מדד לחוזק הקשר.
ביצירת קשר כימי יש חפיפת בין אורביטלי האלקטרונים המשתתפים ביצירת הקשר. ככל שאזור החפיפה גדול יותר - הקשר חזק יותר.
קשר שבו חפיפת האורביטלים היא על קו ישר העובר דרך מרכזי הגרעינים הוא קשר סיגמה קשר בו חפיפת האורביטלים היא מעל ומתחת לקו ישר המחבר את גרעיני האטומים בינהם נוצר הקשר, הוא קשר פי. לקשרים מסוג סיגמה אנרגיית קשר גבוהה יותר מאשר לקשרים מסוג פי.
אם אלקטרוני הערכיות נמצאים על אורביטלים s ו-p , צורתם המרחבית של אורביטלים משתנה ונוצרים אורביטלים היברידיים.
מבחינת אנרגיית קשר אורביטלים היברידיים עדיפים כיוון שאזור החפיפה ביניהם גדול יותר והקשר שנוצר הוא חזק יותר.
הגורמים המשפיעים על חוזק קשר קוולנטי
א. ככל שרדיוס האטומים גדול יותר מרחק בין זוג אלקטרוני הקשר לגרעינים גדל, אורך הקשר גדל כוחות המשיכה בין זוג אלקטרוני הקשר לגרעינים קטנים (על פי חוק קולון) לכן האנרגיה שיש להשקיע בפירוק הקשר קטנה יותר (אנרגית קשר נמוכה יותר)
ב. I. בקשר קוטבי לעומת טהור. בנוסף לכוחות המשיכה בין זוג אלקטרוני הקשר לגרעינים יש כוחות משיכה בין המטענים החלקיים המנוגדים לכן סך כוחות המשיכה גדול יותר לכן האנרגיה הנדרשת לפירוק הקשר הקוטבי גדולה יותר
II. ככל שקוטביות הקשר גדולה יותר (הפרש גדול יותר בערכי האלקטרו שליליות)
כוחות המשיכה בין המטענים החלקיים המנוגדים גדולים יותר (על פי חוק קולון)
לכן האנרגיה שיש להשקיע בפירוק הקשר גדולה יותר (אנרגית קשר גבוה יותר)
ג. ככל שיש יותר זוגות אלקטרונים קושרים (יחיד לעומת כפול לעומת משולש) כוחות המשיכה בין אלקטרוני הקשר לגרעינים גדלים (חוק קולון) לכן האנרגיה הנדרשת לפירוק הקשר גדולה יותר (אנרגית קשר גבוה יותר)
ד. דחייה בין אלקטרונים לא קושרים: האלקטרונים הלא קושרים דוחים זה את זה ועל כן גורמים להתרחקות הגרעינים, הגדלת אורך הקשר ולהקטנת אנרגיית הקשר.
קיימים גורמים נוספים שלא נדון בהם במסגרת זו.
דוגמאות לגורמים השונים
דוגמאות מטור ההלוגנים. טבלה המתארת את התלות בין אורך הקשר לבין אנרגיית הקשר: הקשר אורך הקשר (A0) אנרגיית קשר (kJ/mol) Cl-Cl 1.99 242 Br-Br 2.28 193 I-I 2.67 גדול או קטן מ- 193?
הקשר I-I הוא החלש ביותר.
ההסבר: ככל שרדיוס האטום גדול יותר, אורך הקשר גדל, המרחק בין זוג אלק' הקשר לגרעינים גדל. על פי חוק קולון, כוחות המשיכה חלשים יותר, הקשר חלש יותר ועל כן האנרגיה הנדרשת לפרוק הקשר קטנה.
ב. קוטביות הקשר-
1. קשר קוטבי לעומת קשר טהור:
כאשר משווים קשרים בין אטומים בעלי רדיוס דומה-
בקשר הקוולנטי הקוטבי לעומת הטהור, פועלים בנוסף לכוחות המשיכה בין זוג אלקטרוני הקשר לבין הגרעינים כוחות משיכה בין המטענים החלקיים המנוגדים (+δ ו- +δ) שעל האטומים ומכאן שסך כוחות המשיכה גדול יותר, הקשר חזק יותר ועל כן האנרגיה הנדרשת לפירוקו גדולה יותר.
טבלה המתארת את התלות בין קוטביות קשר לבין אנרגיית הקשר: הקשר אורך הקשר (A0) אנרגיית קשר (kJ/mol) N-N 1.47 163 O-O 1.49 146 N-C 1.47 286
בהשוואת קשרים קוולנטים בין אטומים בעלי רדיוסים דומים (אטומים הנמצאים באותה שורה), הקשר הקוולנטי הקוטבי הוא בעל אנרגיית הקשר הגדולה יותר. בקשר הקוטבי C-N בנוסף לכוחות המשיכה בין זוג אלקטרוני הקשר לבין הגרעינים פועלים כוחות משיכה בין המטענים החלקיים המנוגדים (+δ ו- +δ) שעל האטומים ומכאן שסך כוחות המשיכה גדול יותר, הקשר חזק יותר ועל כן האנרגיה הנדרשת לפירוקו גדולה יותר. 2. קשרים בעלי קוטביות שונה: ככל שהקשר קוטבי יותר, כוחות המשיכה בין הקטבים הנגדיים חזקים יותר, האנרגיה שיש להשקיע כדי לפרק אותו גדילה וחוזק הקשר עולה.
טבלה המתארת את התלות בין קוטביות קשר לבין אנרגיית הקשר: הקשר אורך הקשר (A0) אנרגיית קשר (kJ/mol) C- N 1.47 286 C- O 1.43 358 C- F 1.32 485 ככל שהקשר קוטבי יותר אנרגיית הקשר גבוהה יותר. הקשר C-F הוא הקשר החזק ביותר. ההסבר: הקשר הוא הקוטבי ביותר בגלל ההפרש הגדול ביותר בערכי האלקטרושליליות, ועל כן כוחות המשיכה בין הקטבים הנגדיים חזקים יותר, האנרגיה שיש להשקיע כדי לפרק אותו גדילה וחוזק הקשר עולה. ב. סדר קשר או מספר הקשרים- (קשר יחיד,כפול ומשולש)
חוזק הקשר היחיד נמוך מחוזק הקשר הכפול וזה נמוך מחוזק הקשר המשולש. ההסבר: ככל שמספר זוגות אלקטרוני הקשר גדל, כוחות המשיכה בין זוגות אלקטרוני הקשר לגרעיני האטומים גדל, הקשר חזק יותר ועל כן האנרגיה הנדרשת לפירוקו גדולה יותר. טבלה המתארת את התלות בין סדר קשר לבין אנרגיית הקשר: הקשר אורך הקשר (A0) אנרגיית קשר (kJ/mol) C-C 1.54 346 C=C 1.35 610 CC 1.21 835
ככל שסדר הקשר עולה, גדלה אנרגיית הקשר. קשר משולש חזק מקשר כפול שחזק מקשר יחיד. ככל שמס' זוגות אלקטרוני הקשר גדול יותר, כוחות המשיכה בין זוגות האלקטרונים הקושרים ובין הגרעינים גדולים יותר, חוזק הקשר גדול יותר. האנרגיה הנדרשת לפרק את הקשרים גדולה יותר.
הערה: יש לציין כי אמנם הקשר הכפול חזק מהקשר היחיד אבל אינו כפול ממנו בחוזקו, וכנ"ל הקשר המשולש.
