結合エネルギーと結合解離エネルギーの大きな違いは、結合エネルギーが平均的な値であるのに対し、結合解離エネルギーは特定の結合に特化した値であることである。

アメリカの化学者G.N.ルイスが提唱したように、原子は価電子帯に8個の電子を持っていると安定である。ほとんどの原子は、価電子帯の電子数が8個以下であるため（周期表第18族の希ガスを除く）、不安定である。その結果、これらの原子は互いに反応しやすくなり、安定した状態になります。原子の電気陰性度に応じて、イオン結合、共有結合、金属結合を形成することによって達成される。電気陰性度の差が同じか非常に小さい2つの原子が反応し、電子を共有することによって共有結合を形成する。共有結合の概念として、結合エネルギーと結合解離エネルギーがある。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 結合エネルギーとは 3. 結合解離エネルギーとは 4. 横並び比較-結合エネルギーと結合解離エネルギーの表形式 5. まとめ

ボンドエネルギーは何ですか？

結合が形成されるとき、一定のエネルギーが放出される。逆に、結合が切れるためには、ある程度のエネルギーが必要である。ある化学結合の場合、このエネルギーは一定である。これを私たちはエネルギー、気力と呼んでいます。したがって、結合エネルギーは、1つの分子を対応する原子に分解するのに必要な熱量である。

また、化学結合には、化学的エネルギー、機械的エネルギー、電気的エネルギーなど、さまざまな形態のエネルギーを観察することができます。しかし、このエネルギーは最終的にすべて熱に変換される。したがって、結合エネルギーはキロジュールまたはキロカロリーで測定することができます。

図01：キーエネルギー

また、結合エネルギーは結合の強さを表す指標である。例えば、結合が強いと裂けにくくなります。そのため、結合エネルギーが大きくなる。一方、弱い結合は結合エネルギーが小さく、簡単に切れてしまう。また、結合エネルギーは結合の距離も示している。結合エネルギーが高いということは、結合距離が短い（つまり結合強度が高い）ことを意味する。さらに、結合エネルギーが小さいと、結合距離が大きくなる。冒頭で述べたように、電気陰性度は結合の形成に関与している。したがって、原子の電気陰性度も結合エネルギーに寄与している。

結合解離エネルギーは何ですか？

また、結合の解離エネルギーは、結合の強さを表す指標でもある。結合が均質な開裂によって切断されるときに起こるエンタルピー変化と定義することができる。結合解離エネルギーは単結合に特化したものである。

この場合、同じ結合でも状況によって結合の解離エネルギーが異なることがある。例えば、メタン分子には4つのC-H結合があるが、すべてのC-H結合が同じ結合解離エネルギーを持っているわけではない。

図02：配位錯体のいくつかの結合解離エネルギー

このように、メタン分子では、C-H結合の結合解離エネルギーはそれぞれ439 kJ/mol、460 kJ/mol、423 kJ/mol、339 kJ/molとなる。 これは、最初の結合切断がホモリックス切断によりラジカル種を形成するので、2度目の結合切断はラジカル種で起こり、最初のものよりエネルギーを必要とするためである。同様に、結合の解離エネルギーも段階的に変化する。

結合エネルギーと結合解離エネルギーの違い

結合エネルギーは、同じ化学種の同じ種類の結合の気相結合解離エネルギー（通常298K）の平均値である。ただし、結合エネルギーと結合解離エネルギーは別物です。結合解離エネルギーは、共有結合が均質に切断され、断片が生成されるときの標準的なエンタルピーの変化であり、断片は通常フリーラジカル種である。したがって、結合エネルギーと結合解離エネルギーの重要な違いは、結合エネルギーが平均的な値であるのに対し、結合解離エネルギーは特定の結合に固有の値であることである。

例えば、メタン分子では、C-H結合の結合解離エネルギーは439kj/mol、460kj/mol、423kj/mol、339kj/molであり、メタンのC-H結合エネルギーは414kj/molで、これは4値の平均値である。さらに、分子の場合、結合の解離エネルギーは必ずしも結合エネルギーと等しくない（前述のメタンの例のように）。2原子分子の場合、結合エネルギーと結合の解離エネルギーは同じである。

次のインフォグラフィックは、結合エネルギーと結合解離エネルギーの違いを表しています。

概要 - 結合エネルギー vs. 結合解離エネルギー

結合解離エネルギーは、結合エネルギーとは異なる。結合エネルギーは、分子のすべての結合解離エネルギーの平均値である。したがって、結合エネルギーと結合解離エネルギーの重要な違いは、結合エネルギーが平均的な値であるのに対し、結合解離エネルギーは特定の結合に固有の値であることである。

引用

1 "鍵の解離エネルギー", ウィキペディア, ウィキメディア財団, 2019年1月5日。こちらから購入できます。歌詞です。"Bond Energy," Chemistry Playbook, National Science Foundation, 26 Nov. 2018.こちらで入手可能です 2 歌詞"Key Energy," Chemistry Playbook, National Science Foundation, 26 Nov. 2018.