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键能

【定义】在l0lkPa大气压和25°C下,把lmol气态的AB分子分离成气态的A和B原子要吸收的能量(kJ/mol),叫做键能。
【说明】
1. 键能也是两种气体A和B结合生成lmol气态分子AB时放出来的能量。键能是表征共价键强弱的物理量,常用E(A—B)表示。E越大,A-B键越牢,AB分子越稳定。
2. 键能数据一般从测定分子离解能(D)来求得。双原子分子的键能和离解能在数值上是相同的。
例如H—F(气)=H(气)+F(气),这一过程中的 E(H-F) =D(H—F) =568kJ/mol
多原子分子的键能和离解能在概念上和数值上是不同的。如 ABn分子,分子中n个A—B键是等同的,键的离解能是指该分子中这些A—B键逐级离解所需要的能量。但因各键先后离解的次序不同,所以各级离解能也不相等,它们的平均值才算作A—B键的平均键能。
例如NH3分子的三步离解能分别是 
NH3(g) =NH2(g) +H(g) D1=436kJ/mol. 
NH2(g)=NH(g)+H(g) D2=397kJ/mol 
NH(g) =N(g) +H(g) D3=339kJ/mol 
所以N—H键的平均键能是 E(N—H) =1/3(436 + 397 + 339) =391kJ/mol。也就是说,NH3分子中N—H键的键能等于反应NH3(g)=N(g) +3H(g)的热效应△H的1/3。
3. 对于键能不要产生一种绝对、固定不变的看法。在不同的化合物分子中,各原子的空间配置情况以及周围原子种类不尽相 同,同一种键的键能也会稍有差别。此外,键能还跟两元素原子的价态或结合方式有关。
例E(C-C)=347kJ/mol、E(C=C)= 612kJ/mol、E(C☰C) =838kJ/mol。
4. 在卤化物中,A—X键的键能常按A—F>A—C1>A—Br>A—I顺序递减。
5. F-F键、O—O键、N—N键的键能反常地低,因为它们的原子半径很小,相互靠拢时興电子对间有很大的排斥作用。
6.根据键能数据可以估计反应的热效应。例如,合成氨反应的热效应△H是
△H=1/2 E(N☰N) +3/2 E(H-H) -3 E(N-H) = 473 + 654-1173= — 46kJ/mol。
从实验测得的反应热和已知键能的值,也能计算化合物中未知键能的值。
另外,根据键能还可以判断物质的热稳定性。在卤化物中,氟化物的键能最大,碘化物最小,因此氟化物常有最高的热稳定性, 容易出现最高的配位数(如BiF5、IF7、XeF6等)而不分解。相反, 碘化物的热稳定性最低,容易分解,因此碘化物常作为制备有些高纯单质的原料,如制备高纯硼、钛、锆等。 

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