Energia de Ligação

Observe a reação de formação de átomos de hidrogênio isolados, a partir de 1 mol de  moléculas do gás hidrogênio abaixo:

H_2(g) → 2 H_(g)   ?H = +435 kJ

Note que é preciso o fornecimento de 435 kJ de energia ao sistema. A energia é necessária na primeira etapa da reação, em que ocorre a quebra da ligação covalente do gás hidrogênio. Visto que absorve energia, esse é um processo endotérmico.

O mesmo ocorre em outros tipos de reação, inclusive com duplas e triplas ligações. Nesses casos, a energia de ligação corresponderá à energia necessária para romper 1 mol de ligações duplas e triplas, respectivamente. Como nos casos a seguir:

O2_(g) → 2 O_(g)    ?H = +497,8 kJ
O?O(g) → 2 O_(g)    ?H = +497,8 kJ

N_2(g) → 2 N_(g)   ?H = +943,8 kJ
N≡N_(g) → 2 N_(g)   ?H = +943,8 kJ

Assim, esse valor da energia de ligação será o valor da variação de entalpia (?H) da reação.

No entanto, quando as reações em questão envolverem não só a quebra das ligações, mas também a formação de novas ligações, será necessário somar todas as energias envolvidas em todas as ligações, para determinar a entalpia da reação.

É importante lembrar que à medida que ocorre a formação da nova ligação, a energia é liberada, sendo, portanto, um processo exotérmico.

Para entendermos como se determina a energia total absorvida, veja o exemplo abaixo, da reação de formação do HCl_(g):

H_2(g) + Cl_2(g) → 2 HCl_(g)    ?H = ?
H?H_(g) + Cl?Cl_(g) → 2 H?Cl_(g)    ?H = ?

Nesse caso, para romper 1 mol de ligação H?H, a absorção de 436 kJ é necessária. E para romper 1 mol de Cl?Cl, absorve-se 242,6 kJ. Somando esses dois valores, obtemos a quantidade de energia absorvida: ?H = +678,6 kJ. Lembrando que o resultado é positivo, pois a energia foi absorvida; e, em processos endotérmicos, o valor da entalpia é sempre positivo.

Já na formação de 1 mol de ligação H?Cl, foram liberados 431,8 kJ. O total de energia liberada é de 836,6 kJ, visto que na reação são formados 2 mols. Sendo um processo exotérmico, esse valor é dado como negativo.

Descobrimos o valor de ?H somando esses valores:

?H =?H_{energia total absorvida} + ?H_{energia total liberada}
?H = (431,8  + (-836,6) kJ)
?H = - 182 kJ

Usando esse método é possível determinar a entalpia de muitas reações. Na tabela abaixo constam os valores medidos de algumas energias de ligação: