Mikä on koulutuksen entalpia? (Harjoituksilla)

Se Koulutus- Se on entalpian aiheuttama muutos yhdisteen tai aineen moolin muodostumisessa tavanomaisissa olosuhteissa. Tavanomainen paineolosuhde ymmärretään, kun muodostumisreaktio suoritetaan ilmakehän paineessa ilmakehästä ja huoneenlämpötilassa 25 celsiusastetta tai 298,15 Kelvin.

Reaktiivisten elementtien normaali tila muodostumisreaktiossa viittaa näihin aineisiin yleisempien aggregaation tilaan (kiinteä, neste tai kaasumainen) paineen ja lämpötilan vakioolosuhteissa.

Yhdisteen muodostumisreaktiossa lämpö vaihdetaan ympäristön kanssa. Lähde: Pixabay

Normaali tila viittaa myös näiden reaktiivisten elementtien vakaimpaan allotrooppiseen muotoon vakioreaktio -olosuhteissa.

Entalpía H on termodynaaminen funktio, joka määritellään sisäiseksi energiaksi tai enemmän paine P -tuotetta P: n tilavuudella V aineiden tilavuudella V, joka osallistuu moolin aineen muodostumisen kemialliseen reaktioon:

H = u + p ∙ v

Entalpíassa on energian mitat ja kansainvälisessä mittausjärjestelmässä mitataan Joulesissa.

[TOC]

Tavanomainen entalpia

Entalpian symboli on H, mutta ΔH0F merkitsee koulutuksen entalpian erityistapauksessa osoittaakseen, että se viittaa muutokseen, jonka tämä termodynaaminen funktio on kokenut tietyn yhdisteen moolin muodostumisreaktiossa vakioolosuhteissa standardissa olosuhteet.

Kuljetuksessa ylitys 0 ilmaisee vakioolosuhteet ja alaindeksi.

Muodostelmamämpö

Ensimmäisessä laissa todetaan, että termodynaamisessa prosessissa vaihdettu lämpö on yhtä suuri kuin prosessiin osallistuvien aineiden sisäisen energian variaatio sekä näiden aineiden suorittama työ prosessissa:

Q = ΔU + W

Käsiteltävänä olevassa tapauksessa reaktio suoritetaan vakiopaineessa, erityisesti ilmakehän paineen kohdalla, joten työ on tulos tilavuuden muutokselle.

Sitten tietyn yhdisteen muodostumislämpö, ​​jota tarkoitamme Q0F: llä, liittyy sisäisen energian ja tilavuuden muutokseen seuraavasti:

Q0F = ΔU + P ΔV

Mutta muistamme tavanomaisen entalpian määritelmän: meidän on:

Q0F = ΔH0F

Ero entalpian ja muodostumisen lämpöä

Tämä ilmaus ei tarkoita, että lämmön ja koulutuksen entalpia ovat samat. Oikea tulkinta on, että muodostumisreaktion aikana vaihdettu lämpö aiheutti muutoksen aineen entropiassa, joka muodostettiin reagensseihin vakioolosuhteissa.

Toisaalta, koska entalpia on laaja termodynaaminen funktio, muodostumisen lämpö viittaa aina muodostetun yhdisteen mooliin.

Jos harjoitusreaktio on eksoterminen, niin koulutuksen entalpia on negatiivinen.

Päinvastoin, jos harjoitusreaktio on endoterminen, niin koulutuksen entalpia on positiivinen.

Lämpökemialliset yhtälöt

Thermokemian koulutusyhtälössä ei vain ole ilmoitettava reagensseja ja tuotteita. Ensinnäkin on välttämätöntä, että kemiallinen yhtälö on tasapainossa siten, että muodostetun yhdisteen määrä on aina 1 mol.

Toisaalta kemiallisessa yhtälössä reagenssien ja tuotteiden aggregaation tila on ilmoitettava. Tarvittaessa niiden alotrooppinen muoto on myös ilmoitettava, koska muodostumisen lämpö riippuu kaikista näistä tekijöistä.

Thermokemian koulutusyhtälössä on myös ilmoitettava koulutuksen entalpia.

Katsotaanpa joitain esimerkkejä kaivotuista lämpökemiallisista yhtälöistä:

H2 (g) + ½ o2 (g) → H2O (g); ΔH0F = -241,9 kJ/mol

H2 (g) + ½ o2 (g) → H2O (l); ΔH0F = -285,8 kJ/mol

H2 (g) + ½ o2 (g) → H2O (s); ΔH0F = -292,6 kJ/mol

Tärkeät näkökohdat

- Kaikki ovat tasapainossa perustuen 1 moolin muodostumiseen.

- Reagenssien ja tuotteen aggregaation tila on ilmoitettu.

- Koulutuksen entalpia on ilmoitettu.

Huomaa, että koulutuksen entalpia riippuu tuotteen aggregaation tilasta. Kolmesta reaktiosta vakaita olosuhteissa on toinen.

Koska kemiallisessa reaktiossa ja etenkin yhdessä muodostumisessa on merkitystä entropian muutos eikä itse entropia, on sovittu, että niiden molekyylimuodossa ja luonnollisen aggregaation tilassa vakioolosuhteissa on koulutusentropia nolla.

Tässä on joitain esimerkkejä:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ/mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ/mol

Na (s); ΔH0f = 0 kJ/mol

C (grafiitti); ΔH0f = 0 kJ/mol

Ratkaisut

-Harjoitus 1

Tietäen, että Etenon muodostumiseksi (C2H4) se on välttämätöntä.

Ratkaisu 

Ensinnäkin ehdotamme kemiallista yhtälöä ja tasapainota sitä Etene -moolin perusteella.

Sitten otamme huomioon, että on tarpeen tarjota lämpöä niin, että harjoitusreaktio suoritetaan, mikä osoittaa, että se on endoterminen reaktio ja siksi harjoitus entropia on positiivinen.

2 C (kiinteä grafiitti) + 2 H2 (kaasu) → C2H4 (kaasu); ΔH0F = +52 kJ/mol

-Harjoitus 2

Tavallisissa olosuhteissa ne sekoitetaan 5 litran vety- ja happea säiliöön. Happi ja vety reagoivat kokonaan ilman mitään reagensseja vetyperoksidin muodostamiseksi. Reaktiossa 38,35 kJ lämpöä ympäristöön vapautettiin.

Aseta kemiallinen ja lämpökemiallinen yhtälö. Laske vetyperoksidin muodostumisen entropia.

Ratkaisu 

Vetyperoksidin muodostumisreaktio on:

H2 (kaasu) + O2 (kaasu) → H2O2 (neste)

Huomaa, että yhtälö on jo tasapainoinen tuotteen perusteella. Eli tarvitaan moolia vetyä ja happea moolia varten vetyperoksidia varten.

Mutta ongelmalause kertoo meille, että 5 -litran säiliössä vety ja happi sekoitetaan vakioolosuhteissa, joten tiedämme, että jokainen kaasu vie 5 litraa.

Vakioolosuhteiden käyttö Thermokemian yhtälön saamiseksi

Toisaalta vakioolosuhteet ymmärretään.

Tavallisissa olosuhteissa 1 mol ihanteellista kaasua miehittää 24,47 l, kuten voidaan tarkistaa seuraavasta laskelmasta:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * k) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ PA = 0,02447 M³ = 24,47 l.

Kuten 5 L: lle saatavana, kunkin kaasun moolien lukumäärä on annettu:

5 litraa / 24,47 litraa / mol = 0,204 moolia jokaisesta kaasusta.

Tasapainoisen kemiallisen yhtälön mukaan muodostetaan 0,204 moolia vetyperoksidia, jossa ne vapauttivat 38,35 kJ lämpöä ympäristöön. Eli peroksidimolin muodostamiseksi vaaditaan 38,35 kJ / 0,204 moolia = 188 kJ / mol.

Lisäksi, koska lämpöä vapautuu ympäristöön reaktion aikana, niin muodostumisen entalpia on negatiivinen. Lopuksi seuraava lämpökemiallinen yhtälö:

H2 (kaasu) + O2 (kaasu) → H2O2 (neste); ΔH0F = -188 kJ/mol

Viitteet

1. Castaños e. Entalpia kemiallisissa reaktioissa. Toipunut: lidiaconlachimica.WordPress.com
2. Termokemia. Reaktion entalpia. Haettu: Resurssit.koulutus.On
3. Termokemia. Määritelmä vakioreaktion entalpia. Palautettu: quimitube.com
4. Termokemia. Määritelmä koulutus entalpia ja esimerkit. Palautettu: quimitube.com
5. Wikipedia. Vakioreaktion entalpia. Toipunut: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Koulutus-. Toipunut: Wikipedia.com