無定形碳實際上是石墨晶體 (書上應該講過),C 原子之間是成鍵的:
金剛石每個 C 原子鍵級是 2,
石墨每個 C 原子鍵級計算要麻煩一點,首先,每個 C 原子成 3 個單鍵,因此是 1 x 3/2 = 1.5;在加上大 π 鍵 1/3 x 3/2,也是 2;
CO2,嗯,它並不是兩個雙鍵,而是兩個 C-O 單鍵和兩個三中心四電子大 π 鍵,因此每個分子鍵級是 2 + 2 x 2 x (2/3) = 14/3;
CO 一個叄鍵,每個分子鍵級是 3;
鍵級變化是 2x3 - 2 - 14/3 = -2/3,而不是多了 2 個鍵級。各種碳碳鍵和碳氧鍵平均每個鍵級的鍵能是 346±36 kJ/mol,因此估計吸熱為 231±24 kJ/mol。
再來用具體的鍵能計算一下:
石墨中每個 C 的鍵能大約 694 kJ/mol
CO2 中 C=O 是 805 kJ/mol
CO 中 C≡O 是 1072 kJ/mol
最後,撕裂石墨相鄰的兩層,還需要付出 17 kJ/mol 的能量。
因此,吸熱 = 1072 - 694 - 17 - 2 x 805 = 177 kJ/mol
從標準生成焓計算的吸熱是 173 kJ/mol,可以看到從鍵能計算的反應熱誤差 2%,還是挺靠譜的;從鍵級計算的誤差是 34%,誤差略大,但對於估算來說,已經足夠好了。
無定形碳實際上是石墨晶體 (書上應該講過),C 原子之間是成鍵的:
金剛石每個 C 原子鍵級是 2,
石墨每個 C 原子鍵級計算要麻煩一點,首先,每個 C 原子成 3 個單鍵,因此是 1 x 3/2 = 1.5;在加上大 π 鍵 1/3 x 3/2,也是 2;
CO2,嗯,它並不是兩個雙鍵,而是兩個 C-O 單鍵和兩個三中心四電子大 π 鍵,因此每個分子鍵級是 2 + 2 x 2 x (2/3) = 14/3;
CO 一個叄鍵,每個分子鍵級是 3;
鍵級變化是 2x3 - 2 - 14/3 = -2/3,而不是多了 2 個鍵級。各種碳碳鍵和碳氧鍵平均每個鍵級的鍵能是 346±36 kJ/mol,因此估計吸熱為 231±24 kJ/mol。
再來用具體的鍵能計算一下:
石墨中每個 C 的鍵能大約 694 kJ/mol
CO2 中 C=O 是 805 kJ/mol
CO 中 C≡O 是 1072 kJ/mol
最後,撕裂石墨相鄰的兩層,還需要付出 17 kJ/mol 的能量。
因此,吸熱 = 1072 - 694 - 17 - 2 x 805 = 177 kJ/mol
從標準生成焓計算的吸熱是 173 kJ/mol,可以看到從鍵能計算的反應熱誤差 2%,還是挺靠譜的;從鍵級計算的誤差是 34%,誤差略大,但對於估算來說,已經足夠好了。