簡介
化合物的穩定性與其分子中各個原子間結合的牢固程度,即各個化學鍵的強度有關。當某一個化學鍵形成時,放出的能量愈多,說明這個化學鍵愈強。要破壞它時,也同樣必須給予較大的能量鍵強越大。分子中兩個原子之間形成一個化學鍵時所釋放出的能量,或鍵斷裂時所吸收的能量,稱為“鍵能”。雙原子反應式中反應物是指氣態單原子,反應生成物也必須處於氣態(從這點出發,也可把雙原子分子的鍵能視為使雙原子分子離解為氣態原子時所需的能量)。否則會引起其它鍵的生成。鍵能隨溫度稍有變化,通常取25攝氏度時的ΔH值。 鍵能的數據一般可以從熱化學數據或光譜數據求得。
原理
對於一個化學反應來說,其ΔH的微觀意義是生成物和反應物總鍵能之差。因此,在一般溫度下,即在熵效應較小的情況下,通過比較反應物和生成物的總鍵能可以判斷某一化學過程的方向性。
合成氨反應從巨觀角度來看是放熱反應;從微觀角度來看是由弱鍵轉變為強鍵的反應,無論從哪一角度來看,該反應都是自發進行,這是在溫和條件下模擬固氮的依據。當然,在常溫常壓下該反應不能進行,需要在一定溫度、壓力和催化劑存在下才能進行,但是這些條件都是滿足動力學要求,如果說熱力學判據是化學反應的根據,那么動力學要求則是化學反應進行的條件。反之,在一般溫度條件下將乙烷裂解為乙烯是辦不到的。
鍵結強度的套用
在通常的溫度下,一般反應的熵變不大,那么反應物和生成物的相對強度對化學反應的方向性占有支配地位。
合成反應
(1)如果兩種單質形成化合物的鍵強度較其單質狀態的鍵平均強度要強,兩種單質能夠化合。
(2)如果兩個分子(或離子)中一個可提供共用電子對,另一個未利用的低能量的空軌道,它們可以發生反應。
取代反應
一種元素將另一種元素從其化合物中取代出來的反應叫取代反應。取代反應發生的原因是強的極性鍵代替弱的極性鍵。應該指出,鍵的極性與鍵的強度的關係,即根據鍵的極性大小判斷鍵的強弱,是一種粗略的方法,因為忽略了影響鍵強度的其它因素,如鍵級、鍵長等。但在多數情形下,這一方法是可行的。
互換反應
互換反應以生成最大的極性鍵為其主要傾向。因為極性鍵通常是強鍵,所以有最大極性鍵生成的互換反應往往可以發生。