[scheikunde] Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen

Kwintendr

Hallo iedereen,

Ik zit weer met een probleempje. De vraag is nochtans vrij eenvoudig: Bepaal de standaardvormingsenthalpie van buckminsterfullereen. Je weet ook dat buckminsterfullereen 90 bindingen bevat, waaronder 60 enkelvoudig en 30 dubbel.

ik doe het als volgt:

BDE C-C : 348 kJ/mol

BDE C dubbel C : 612 kJ/mol

atomisatie energie grafiet: 717 kJ/mol

Om 1 mol bucklinsterfullereen te vormen heb je nodig: 60 C(gr). We moeten dus eerst alle C-atomen in de gasfase brengen. De benodigde energie hiervoor is: 43020 kJ/mol.

Dan moeten de bindingen gevormd worden. De benodigde energie hiervoor is:

- 60*348 kJ/mol - 30*612 kJ/mol = - 39240 kJ/mol.

Tel deze 2 samen op en je hebt de vormingsenthalpie van buckminsterfullereen: 3780 kJ/mol.

Althans, dat dacht ik. De waarde die ik toen heb opgeschreven is: 2326,4 kJ/mol

Wat doe ik fout?

Typhoner

Op zich lijkt je redenering mij in orde te zijn (zonder de waarden te hebben nagerekend). Het is belangrijk om op te merken dat C60 een sterk gedelokaliseerd systeem is (misschien aromatisch, maar dat is nog een discussiepunt en hangt af van welke criteria je hanteert). Die delokalisatie-energie zorgt voor een extra stabilsatie (ten opzichte van domweg de som nemen van de energieën van losse C-C bindingen), en dus een verlaging van de vormingsenergie.

Voor het geval je bekend bent met aromaticiteit: je kan bijv. voor benzeen een gelijkaardige oefening maken, en dan zul je ook vinden dat de echte vormingsenergie lager uitvalt dan diegene die je berekent.

Opm. (alleen voor geïnteresseerden): Jij bekomt dus een extra delokalisatie-energie van ca. 1400 kJ/mol, meer gesofisticeerde analyses leiden tot 2300 kJ/mol. [1] Met andere woorden, zo'n grote afwijking is niet vreemd als je naar gedelokaliseerde systemen gaat kijken. Verder speelt ook nog mee dat fullerenen afwijkende bindingshoeken bezitten, waarvoor je niet kan compenseren door gewoon bindingen op te tellen. [2]

[1] Chen, Z. et al. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 14886, DOI: 10.1039/C2CP42146A

[2] Cyranski, M. K. et al. Chem. Commun. 2004, 2458, PDF

Kwintendr

Wel, in die oefening wordt inderdaad hetzelfde gedaan met benzeen. Je zegt daar dat de echte vormingsenergie lager ligt dan die diegene die je berekent. Is dat de resonantiestabilisatie - energie wat jij bedoelt?

Om terug te komen op de oefening zelf. Ik heb er eens zitten over nadenken, en als je doet wat ik doe, dan komt je uit op buckminsterfullereen in de gasfase en de prof wil het waarschijnlijk hebben in vaste toestand, dus dan moet je er nog eens de die energie van af trekken. Maar dit is hoe zei het doet:

Ze bekijkt de verbranding van buckminsterfullereen:

C₆₀ + 60O₂ 60CO₂

De verbrandingswarmte van buckminsterfullereen bedraagt -25937 kJ/mol.

De sublimatiewarmte bedraagt 233kJ/mol.

Je krijgt dan:

-25937 = 60*delta h°v(CO2) - delta h°v(C60)

daaruit haalt ze dan de delta H°v(C60)

Nu vroeg ik me af als je het op mijn manier doet, dan zit je in de gasfase. Als je er nu eens de sublimatiewarmte vanaf trek, dan heb je toch vast buckminsterfullereen? Klopt dat?

Typhoner

Kwintendr schreef: ↑vr 04 jan 2013, 15:44
Wel, in die oefening wordt inderdaad hetzelfde gedaan met benzeen. Je zegt daar dat de echte vormingsenergie lager ligt dan die diegene die je berekent. Is dat de resonantiestabilisatie - energie wat jij bedoelt?

ja

Ze bekijkt de verbranding van buckminsterfullereen

Dat is een belangrijk verschil, omdat je dan niet meer de benadering van losse bindingen optellen moet maken. Immers kan je verbrandingsenergie berekenen uit de vormingsenergieën van de producten en reagentia? Gezien de enige onbekende de (echte) vormingsenergie van C60 is, kan je die daaruit berekenen (als je de vormingsenergie van CO2 kent). Dat geeft dus het juiste resultaat.

Nu vroeg ik me af als je het op mijn manier doet, dan zit je in de gasfase. Als je er nu eens de sublimatiewarmte vanaf trek, dan heb je toch vast buckminsterfullereen? Klopt dat?

er staan geen indices bij de verbrandingsreactie, maar als die reactie voor gasvormig C60 is wel, ja. Aan de getallen te zien lijkt me dat ook.

als je doet wat ik doe, dan komt je uit op buckminsterfullereen in de gasfase en de prof wil het waarschijnlijk hebben in vaste toestand, dus dan moet je er nog eens de die energie van af trekken.

dat klopt

Kwintendr

Prachtig, ik denk dat ik het begrijp.

Als je de verbrandingsreactie bekijkt, dan krijg je de exacte waarden van de vormingsenthalpie van buckminsterfullereen. Als je met de BDE gaat werken heb je een benadering. Het is een benadering omdat de BDE -en een gemiddelde zijn van bv C-C bindingen in verschillende moleculen.

Bedankt!

Typhoner

Kwintendr schreef: ↑vr 04 jan 2013, 16:12
Als je de verbrandingsreactie bekijkt, dan krijg je de exacte waarden van de vormingsenthalpie van buckminsterfullereen.

omdat dit effectief (experimentele) gegevens zijn van het beschouwde molecuul zelf, terwijl gebruik maken van bindingsenergieën inderdaad een model is dat niet berekend is op een hele hoop subtiliteiten: C-C bindingen (of wat voor bindingen dan ook) zijn nu eenmaal niet gelijk in elk molecuul.

Prachtig, ik denk dat ik het begrijp.

Lijkt me ook

Bedankt!

Graag gedaan

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen

Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen

Re: Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen

Re: Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen

Re: Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen

Re: Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen

Re: Standaardvormingsenthaplie buckminsterfullereen