Kas yra entalpija?

The entalpija tai yra energijos kiekis, esantis kūno (sistemos), turinčio tūrį, yra spaudžiamas ir gali būti pakeistas į aplinką. Ją sudaro raidė H. Su juo susijęs fizinis vienetas yra liepos mėn. (J = kgm2 / s2).

Matematiškai tai galima išreikšti taip:

H = U + PV

Kur:

H = entalpija

U = sistemos vidinė energija

P = slėgis

V = tūris

Jei U ir P ir V yra būsenos funkcijos, H taip pat bus. Taip yra todėl, kad tam tikru momentu gali būti pateiktos galutinės ir pradinės kintamojo sąlygos, kurios bus tiriamos sistemoje.

Indeksas

• 1 Kas yra mokymo entalpija?
  • 1.1 Pavyzdys
  • 1.2 Eksoterminės ir endoterminės reakcijos
• 2 Pratimai entalpijai apskaičiuoti
  • 2.1 1 užduotis
  • 2.2 2 pratimas
  • 2.3 3 pratimas
• 3 Nuorodos

Kas yra mokymo entalpija?

Sistema sugeria arba atpalaiduoja šilumą, kai 1 molio produkto produktas gaunamas iš jų elementų įprastoje jų susikaupimo būsenoje; kieta, skysta, dujinė, tirpsta arba stabilesnė allotropinė būsena.

Stabiliausia anglies allotropinė būsena yra grafitas, be to, esant normalioms slėgio sąlygoms 1 atmosfera ir 25 ° C temperatūroje.

Jis žymimas kaip ΔH ° f. Tokiu būdu:

ΔH ° f = galutinis H - pradinis H

Δ: graikų raidė, simbolizuojanti galutinio ir pradinės būsenos energijos kaitą ar kitimą. „F“ indeksas reiškia junginio susidarymą ir viršutinę ar standartinę sąlygą.

Pavyzdys

Atsižvelgiant į skysto vandens susidarymo reakciją

H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) ΔH ° f = -285,84 kJ / mol

Reagentai: Vandenilis ir deguonis, jo natūrali būsena yra dujinė.

Produktas: 1 molio skysto vandens.

Pažymėtina, kad pagal apibrėžimą formavimo entalpijos yra 1 molio pagaminto junginio, todėl reakcija, jei įmanoma, turi būti koreguojama pagal frakcijos koeficientus, kaip parodyta ankstesniame pavyzdyje..

Eksoterminės ir endoterminės reakcijos

Cheminiu būdu formavimo entalpija gali būti teigiama ΔHof> 0, jei reakcija yra endoterminė, o tai reiškia, kad ji sugeria šilumą iš terpės arba neigiamo ΔHof<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.

Eksoterminė reakcija

Reagentai turi daugiau energijos nei produktai.

ΔH ° f <0

Endoterminė reakcija

Reagentai turi mažesnę energiją nei produktai.

ΔH ° f> 0

Kad teisingai parašytumėte cheminę lygtį, ji turi būti subalansuota. Kad būtų laikomasi „Medžiagų išsaugojimo įstatymo“, joje taip pat turi būti pateikta informacija apie reagentų ir produktų fizinę būklę, kuri vadinama suvestinės būsena..

Taip pat reikia nepamiršti, kad grynos medžiagos turi formavimo entalpiją nuo nulio iki standartinių sąlygų ir jų stabiliausia forma.

Cheminėje sistemoje, kurioje yra reagentų ir produktų, mes turime, kad reakcijos entalpija yra lygi formavimo entalpijai standartinėmis sąlygomis..

ΔH ° rxn = ΔH ° f

Atsižvelgdami į tai, kas išdėstyta, turime:

ΔH ° rxn = oducnproduktai Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

Atsižvelgiant į šią fiktyvią reakciją

aA + bB cC

Kur a, b, c yra subalansuotos cheminės lygties koeficientai.

Reakcijos entalpijos išraiška yra:

ΔH ° rxn = c ΔH ° f C (ΔH ° f A + b ΔH ° f B)

Darant prielaidą, kad: a = 2 mol, b = 1 mol ir c = 2 mol.

AH ° f (A) = 300 KJ / mol, AH ° f (B) = -100 KJ / mol, AH ° f (C) = -30 KJ. Apskaičiuokite ΔH ° rxn

AH ° rxn = 2 mol (-30KJ / mol) - (2 mol (300KJ / mol + 1 mol (-100KJ / mol) = -60KJ - (600KJ - 100KJ) = -560KJ

ΔH ° rxn = -560KJ.

Tada atitinka egzoterminę reakciją.

Kai kurios neorganinės ir organinės cheminės medžiagos susidaro esant 25 ° C ir 1 atm slėgiui

Pratimai apskaičiuoti entalpiją

1 pratimas

Nustatykite NO2 (g) reakcijos entalpiją pagal šią reakciją:

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

Naudojant reakcijos entalpijos lygtį, turime:

ΔH ° rxn = oducnproduktai Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

ΔH ° rxn = 2 mol (ΔH ° f NO2) - (2 mol ΔH ° f NO + 1 mol ΔH ° f O2)

Ankstesnės lentelės lentelėje matome, kad deguonies susidarymo entalpija yra 0 KJ / mol, nes deguonis yra grynas junginys.

ΔH ° rxn = 2 mol (33,18 KJ / mol) - (2 mol 90,25 KJ / mol + 1 mol 0)

ΔH ° rxn = -114,14 KJ

Kitas būdas apskaičiuoti cheminės sistemos reakcijos entalpiją yra per HESS LAWAS, kurį pasiūlė Šveicarijos chemikas Germain Henri Hess 1840 m..

Įstatymas sako: „Energija, absorbuojama arba išsiskirianti cheminiame procese, kuriame reagentai tampa produktais, yra tas pats, jei jis atliekamas viename etape arba keliuose“.

2 pratimas

Vandenilio pridėjimas acetilenui, kad susidarytų etanas, gali būti atliekamas vienu etapu:

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 311,42 KJ / mol

Arba tai taip pat gali vykti dviem etapais:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH ° f = - 174,47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136,95 KJ / mol

Pridėjus abi lygtis algebra, turime:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH ° f = - 174,47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136,95 KJ / mol

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° rxn = 311,42 KJ / mol

3 pratimas

(Paimta iš quimitube.com 26 pratimas. Termodinamikos hesso įstatymas)

Apskaičiuokite etanolio oksidacijos entalpiją, kad gautumėte kaip acto rūgšties ir vandens produktus, žinant, kad deginant 10 gramų etanolio išsiskiria 300 KJ energijos ir deginant 10 gramų acto rūgšties, išleidžiamas 140 KJ energijos..

Kaip matote problemos ataskaitoje, rodomi tik skaitiniai duomenys, tačiau cheminės reakcijos nerodomos, todėl būtina jas parašyti.

CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H2O (l) AH1 = -1380 KJ / mol.

Neigiamos entalpijos vertė yra parašyta, nes problema sako, kad yra energijos išleidimas. Jūs taip pat turite atsižvelgti į tai, kad jie yra 10 gramų etanolio, todėl reikia apskaičiuoti energijos kiekį kiekvienam etanolio moliui. Dėl to atliekama:

Reikia ieškoti etanolio molinės masės (atominių masių sumos), kurios vertė lygi 46 g / mol.

AH1 = -300 KJ (46 g) etanolio = - 1380 KJ / mol

10 g etanolio 1 molio etanolio

Tai daroma ir acto rūgščiai:

CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H2O (l) AH2 = -840 KJ / mol

AH2 = -140 KJ (60 g acto rūgšties) = - 840 KJ / mol

10 g acto rūgšties 1 mol acto rūgšties.

Pirmiau aprašytose reakcijose aprašomas etanolio ir acto rūgšties deginimas, todėl būtina parašyti probleminę formulę, kuri yra etanolio oksidavimas acto rūgštimi vandeniu..

Tai yra reakcija, kurią problema reikalauja. Tai jau subalansuota.

CH3CH2OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l) ΔH3 = ?

Hesso įstatymo taikymas

Norėdami tai padaryti, dauginame termodinamines lygtis skaitiniu koeficientu, kad jie būtų algebriniai ir teisingai organizuoti kiekvieną lygtį. Tai daroma, kai vienas ar keli reagentai nėra atitinkamoje pusėje lygtyje.

Pirmoji lygtis išlieka ta pati, nes etanolis yra reagentų pusėje, kaip nurodyta problemos lygtyje.

Antroji lygtis reikalinga dauginant ją koeficientu -1 taip, kad reaktyvi acto rūgštis galėtų tapti produktu

CH3CH2OH (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (l) AH1 = -1380 KJ / mol.

- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H2O (l) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)

CH3CH3OH + 3O2-2O2-CH3COOH2CO2 + 3H2O -2CO2

-2H2O

Jie pridedami algebriškai ir tai yra rezultatas: problema reikalaujama lygtis.

CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l)

Nustatykite reakcijos entalpiją.

Kaip ir kiekviena reakcija, padauginta iš skaitinio koeficiento, entalpijų vertė taip pat turi būti dauginama

AH3 = 1xH1-1xH2 = 1x (-1380) -1x (-840)

AH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol

AH3 = - 540 KJ / mol.

Ankstesniame pratime etanolis duoda dvi reakcijas, degimą ir oksidaciją.

Kiekvienoje degimo reakcijoje susidaro CO2 ir H2O, o oksiduojant pirminį alkoholį, pvz., Etanolį, susidaro acto rūgštis.

Nuorodos

1. Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Bendroji chemija Mokymo medžiaga Lima: „Pontificia Universidad Católica del Perú“.
2. Chemija Libretexts. Termochemija Paimta iš hem.libretexts.org.
3. Levine, I. Fizikinė chemija. vol.2.