Energia de ligação

A energia de ligação, ou entalpia de ligação, é a energia absorvida na quebra de um mol de ligação, no estado gasoso, entre átomos a 25 ^oC e 1 atm. Essa definição pode envolver também a energia presente na formação da mesma ligação entre os mesmos átomos (separados), mas ela apresentará sinal diferente.

Na molécula do bromo (Br₂), por exemplo, temos a presença de uma ligação simples (sigma) entre os átomos de bromo, assim:

- Na quebra da ligação:

Br — Br → Br_(g) + Br_(g)

Para que a ligação entre dois átomos de bromo seja rompida, é necessário que haja a absorção de 193 kJ/mol. Por isso, o processo apresenta uma variação de entalpia positiva, que é:

ΔH = + 193 kJ/mol

- Na formação da ligação:

Br_(g) + Br_(g) → Br — Br

Quando a ligação entre dois átomos de bromo no estado gasoso é formada, libera-se uma quantidade de energia de mesmo valor da energia envolvida no rompimento da ligação, mas com sinal diferente: - 193 k/mol. Por essa razão, o processo apresenta uma variação de entalpia negativa, que é:

ΔH = + 193 kJ/mol

a) Características da energia de ligação em um processo químico

Para que uma reação química ocorra, é necessário que os átomos dos reagentes interajam e reorganizem-se para que seja possível a formação de novas substâncias. Para que isso aconteça, as ligações entre os átomos dos reagentes devem ser rompidas, o que acontece por meio de absorção de energia.

A—B + C—D → A_(g) + B_(g) + C_(g) + D_(g)

Após o rompimento das ligações, os átomos, agora livres, podem interagir, o que resulta em novas ligações entre eles por meio de liberação de energia.

A_(g) + B_(g) + C_(g) + D_(g) → A—D + C—B

OBS.: Como as ligações formadas envolvem uma combinação diferente dos átomos presentes no reagente, o valor da energia também é distinto.

Com isso, fica fácil percebemos que, sempre que uma reação ocorre, nos reagentes, há absorção de energia (processo endotérmico) e, nos produtos, liberação de energia (processo exotérmico).

b) Cálculo da energia de ligação

Calculando a energia de ligação presente em uma reação química, podemos determinar se essa reação é endotérmica ou exotérmica. Para isso, basta utilizarmos a expressão abaixo:

ΔH = Σr - Σp

• ΔH = variação da entalpia;

• Σr = soma das energias necessárias para quebrar cada ligação no reagente;

• Σp = soma das energias necessárias para formar cada ligação no produto.

Vejamos um exemplo:

(UFPE) Utilizando os valores das energias de ligação da tabela abaixo, determine o valor do ΔH da reação de formação do cloroetano.

H₂C = CH₂ + HCl → H₃C — CH₂ — Cl

Veja o passo a passo para o cálculo do ΔH dessa reação:

Passo 1: Demonstrar todas as ligações montando a fórmula estrutural de cada um dos participantes:

Passo 2: Calcular a soma das energias das ligações nos reagentes (Σr).

Nos reagentes, temos as seguintes ligações:

• 4 ligações H — C (435 kcal cada)

• 1 ligação C = C (609 kcal cada)

• 1 ligação H — Cl (431 kcal cada)

Assim, o cálculo será:

Σr = 4.435 + 1.609 + 1.431

Σr = 1740 + 609 + 431

Σr = 2780 kcal

Passo 3: Calcular a soma das energias das ligações nos produtos (Σp).

Nos produtos, temos as seguintes ligações:

• 5 ligações H — C (435 kcal cada)

• 1 ligação C — C (345 kcal cada)

• 1 ligação C — Cl (339 kcal cada)

Assim, o cálculo será:

Σr = 5.435 + 1.345 + 1.339

Σp = 2175 + 345 + 339

Σp = 2859 kcal

Passo 4: Calcular o ΔH.

ΔH = Σr - Σp

ΔH = 2780 - 2859

ΔH = - 79 kcal/mol

Como o ΔH é negativo, trata-se de uma reação exotérmica.

Por Me. Diogo Lopes Dias