HVAD ER DANNELSEN ENTALPI? (MED ØVELSER) - FYSISK - 2024

Den Dannelsen enthalpi er entalpiændringen lidt i dannelsen af et mol af en forbindelse eller stof under standardbetingelser. Ved standardtryk forstås betingelse, når formationsreaktionen udføres ved atmosfæretryk i en atmosfære og ved stuetemperatur på 25 grader Celsius eller 298,15 Kelvin.

Den normale tilstand af reaktive elementer i en formationsreaktion refererer til den mest almindelige tilstand af aggregering (fast, væske eller gasformig) af disse stoffer under standardbetingelser for tryk og temperatur.

Ved reaktionen ved dannelse af en forbindelse udveksles varme med miljøet. Kilde: pixabay

Normal tilstand henviser også til den mest stabile allotropiske form af disse reaktive elementer under standardreaktionsbetingelser.

Entalpien H er en termodynamisk funktion, der er defineret som den indre energi U plus produktet af trykket P og volumenet V af de stoffer, der deltager i den kemiske reaktion ved dannelse af en stofmol:

H = U + P ∙ V

Enthalpy har dimensioner af energi, og i det internationale målesystem måles det i Joules.

Standard entalpi

Symbolet for entalpi er H, men i det specifikke tilfælde af entalpi af dannelse betegnes det med ΔH0f for at indikere, at det henviser til ændringen, der opleves af denne termodynamiske funktion i reaktionen af ​​dannelse af en mol af en bestemt forbindelse under standardbetingelser.

I notationen angiver superskriptet 0 standardbetingelserne, og underskriptet f angiver dannelse af en mol stof startende fra reaktanterne i tilstanden af ​​aggregering og den mest stabile allotrope form af reaktanterne under standardbetingelserne.

Formationsvarme

Den første lov fastslår, at varmen, der udveksles i en termodynamisk proces, er lig med variationen i den indre energi af de stoffer, der er involveret i processen, plus det arbejde, der udføres af disse stoffer i processen:

Q = ΔU + W

I det foreliggende tilfælde udføres reaktionen ved konstant tryk, specifikt ved trykket i en atmosfære, så arbejdet vil være produktet af trykket og ændringen i volumen.

Derefter er dannelsesvarmen af ​​en bestemt forbindelse, som vi vil betegne med Q0f, relateret til ændringen i indre energi og volumen på følgende måde:

Q0f = ΔU + P ΔV

Men når vi husker definitionen på standard entalpi har vi det:

Q0f = ΔH0f

Forskel mellem entalpi og dannelsesvarme

Dette udtryk betyder ikke, at dannelsesvarmen og dannelses entalpien er den samme. Den korrekte fortolkning er, at varmen, der udveksles under dannelsesreaktionen, forårsagede en ændring i entropien af ​​det dannede stof i forhold til reaktanterne under standardbetingelser.

På den anden side, da enthalpi er en omfattende termodynamisk funktion, henviser dannelsesvarmen altid til en mol af den dannede forbindelse.

Hvis dannelsesreaktionen er eksoterm, er dannelseens entalpi negativ.

Tværtimod, hvis dannelsesreaktionen er endotermisk, er dannelseens entalpi positiv.

Termokemiske ligninger

I en termokemisk formationsligning skal ikke kun reaktanter og produkter angives. For det første er det nødvendigt, at den kemiske ligning er afbalanceret på en sådan måde, at mængden af ​​den dannede forbindelse altid er 1 mol.

På den anden side skal tilstanden for aggregering af reaktanter og produkter angives i den kemiske ligning. Om nødvendigt bør deres allotropiske form også angives, da dannelsesvarmen afhænger af alle disse faktorer.

I en termokemisk formationsligning skal formationens entalpi også angives.

Lad os se på nogle eksempler på godt stillede termokemiske ligninger:

H2 (g) + ½ 02 (g) → H20 (g); ΔH0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + ½ 02 (g) → H20 (l); ΔH0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H20 (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol

Vigtige overvejelser

- Alle er afbalancerede baseret på dannelsen af ​​1 mol produkt.

- Tilstanden for aggregering af reagenserne og produktet er angivet.

- Entalpien af ​​dannelsen er indikeret.

Bemærk, at entalpien af ​​dannelse afhænger af tilstanden for aggregering af produktet. Af de tre reaktioner er den mest stabile under standardbetingelser den anden.

Da det, der betyder noget ved en kemisk reaktion og især i en formationsreaktion, er entropyændringen og ikke selve entropien, er det enigt om, at de rene elementer i deres molekylære form og tilstand af naturlig aggregering under standardbetingelser har dannelsesantropi. nul.

Her er nogle eksempler:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (r); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (grafit); ΔH0f = 0 kJ / mol

Løst øvelser

- Øvelse 1

Når du ved, at det til dannelsen af ​​eten (C2H4) er nødvendigt at bidrage med 52 kJ varme til hver mol, og at dens reaktanter er brint og grafit, skriv den termokemiske ligning til dannelsen af ​​eten.

Løsning

Først hæver vi den kemiske ligning og afbalancerer den på baggrund af en mol ethen.

Derefter tager vi højde for, at det er nødvendigt at tilvejebringe varme for, at dannelsesreaktionen kan finde sted, hvilket indikerer, at det er en endoterm reaktion, og at dannelsesentropien derfor er positiv.

2 C (fast grafit) + 2 H2 (gas) → C2H4 (gas); ΔH0f = +52 kJ / mol

- Øvelse 2

Under standardbetingelser blandes brint og ilt i en 5-liters beholder. Oxygen og hydrogen reagerer fuldstændigt uden nogen af ​​reaktanterne til dannelse af hydrogenperoxid. 38,35 kJ varme blev frigivet i miljøet i reaktionen.

Angiv den kemiske og termokemiske ligning. Beregn entropien til dannelse af brintperoxid.

Løsning

Hydrogenperoxiddannelsesreaktionen er:

H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (væske)

Bemærk, at ligningen allerede er afbalanceret baseret på en mol produkt. Det vil sige, det tager en mol hydrogen og en mol ilt for at producere en mol hydrogenperoxid.

Men problemklaringen fortæller os, at brint og ilt blandes i en 5-liters beholder under standardbetingelser, så vi ved, at hver af gasserne optager 5 liter.

Brug af standardbetingelser for at opnå den termokemiske ligning

På den anden side ved standardbetingelser er et tryk på 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa og en temperatur på 25 ° C = 298,15 K.

Under standardbetingelser vil 1 mol ideel gas optage 24,47 L, som det kan verificeres ud fra følgende beregning:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10 Pa = 0,02447 m3 = 24,47 L.

Da 5 L er tilgængelig, angives antallet af mol af hver af gasserne ved:

5 liter / 24,47 liter / mol = 0,204 mol af hver af gasserne.

I henhold til den afbalancerede kemiske ligning dannes 0,204 mol brintperoxid, hvilket frigiver 38,35 kJ varme til miljøet. Det vil sige 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol kræves for at danne en mol peroxid.

Da varme frigives i miljøet under reaktionen, er dannelse af enthalpi negativ. Endelig resulterende i følgende termokemiske ligning:

H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (væske); ΔH0f = -188 kJ / mol

Referencer

1. Kastanjer E. Entalpy ved kemiske reaktioner. Gendannes fra: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termokemi. Enthalpy af reaktion. Gendannes fra: recursostic.educacion.es
3. Termokemi. Definition af standardreaktionens entalpi. Gendannes fra: quimitube.com
4. Termokemi. Definition af entalpi af dannelse og eksempler. Gendannes fra: quimitube.com
5. Wikipedia. Standard entalpi af reaktion. Gendannet fra: wikipedia.com
6. Wikipedia. Dannelses entalpi. Gendannet fra: wikipedia.com