成鍵與內聚
鍵能
/ bond EN-er-jee /
想像兩片結實的膠帶粘在一起。要把它們撕開,你得用力拉,粘得越牢,費的勁越大。化學鍵也類似:要打斷它,你必須提供能量去克服那份吸引。鍵能正是這份代價——把兩個原子之間的一根鍵拉開所需的能量。
由於成鍵的這一對原子處在比分開時更低的能量上,要把它們重新拽出來、打斷鍵,就需要一份確定的能量。這份能量就是鍵能,通常以每根鍵多少電子伏特、或一大批鍵多少千焦來報出。鍵最初形成時,會釋放出完全相同的能量,所以鍵能是一本雙向的帳本,記著造一根鍵和斷一根鍵各要花多少、得多少。
鍵能之所以重要,是因為它是化學的脈搏:當一個反應所生成的新鍵強於它所打斷的舊鍵時,反應就放出能量,這正是燃料燃燒會放熱的原因。誠實的提醒是:人們報出的數值通常是個平均值——打斷某根鍵所需的能量,會隨原子上還連著什麼而略有變化——所以表裡列出的鍵能是可靠的向導,而非適用於每種情形的精確值。
天然氣燃燒時,氧分子和甲烷分子的鍵被打斷,重新組合成水和二氧化碳。生成物裡的新鍵比被撕開的舊鍵更強,於是多出來的鍵能以熱和光的形式逸出——就是你灶台上的那簇火焰。
燃氣生成的鍵比斷開的更強,差額以熱的形式釋放。
鍵能講的是打斷兩個原子之間的一根鍵,而內聚能講的是把整塊固體拆散成自由原子。在固體裡每個原子同時受到許多根鍵的作用,所以這兩個量相關,卻不能互換。
另見