Dele:
Hva er entalpy?
den entalpia Det er målet for mengden energi som finnes i en kropp (system) som har et volum, er under trykk og kan byttes med omgivelsene. Den er representert ved bokstaven H. Den fysiske enheten knyttet til den er juli (J = kgm2 / s2).
Matematisk kan det uttrykkes som følger:
H = U + PV
der:
H = Enthalpy
U = Intern energi til systemet
P = Trykk
V = volum
Hvis både U og P og V er statlige funksjoner, vil H også være. Dette er fordi på et gitt tidspunkt kan de endelige og innledende forholdene til variabelen som skal studeres i systemet gis.
index
- 1 Hva er entalpien av trening?
- 1.1 Eksempel
- 1.2 Eksoterme og endoterme reaksjoner
- 2 Øvelser for å beregne entalpien
- 2.1 Øvelse 1
- 2.2 Øvelse 2
- 2.3 Øvelse 3
- 3 referanser
Hva er entalpien av trening?
Det er varmen absorbert eller frigjort av et system når 1 mol av et produkt av et stoff, er produsert fra dets elementer i deres normale aggregatnivå; fast, flytende, gassformig, oppløsning eller i sin mer stabile allotrope tilstand.
Den mest stabile allotrope tilstanden av karbon er grafitt, i tillegg til å være under normale trykkforhold 1 atmosfære og 25 ° C temperatur.
Den er betegnet som ΔH ° f. På denne måten:
ΔH ° f = siste H - Initial H
Δ: Gresk brev som symboliserer endringen eller variasjonen i energien til en endelig og en initial tilstand. Subskriptet f betyr dannelse av forbindelsen og superskript eller standardbetingelsene.
eksempel
Tatt i betraktning dannelsesreaksjonen av flytende vann
H2 (g) + ½ O2 (g) H20 (l) ΔH ° f = -285,84 kJ / mol
reagenser: Hydrogen og oksygen, dens naturlige tilstand er gassformig.
produkt: 1 mol flytende vann.
Viktigere er det entalpier av formasjonen som definert for 1 mol av forbindelsen fremstilt, slik at reaksjonen skal justeres om mulig med brøkdeler av koeffisienter, slik som vist i eksemplet ovenfor.
Eksoterme og endoterme reaksjoner
I en kjemisk prosess kan dannelsen av entalitet være positiv ΔHof> 0 hvis reaksjonen er endotermisk, noe som betyr at den absorberer varme fra medium eller negativt ΔHof<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.
Eksoterm reaksjon
Reagensene har mer energi enn produktene.
ΔH ° f <0
Endoterm reaksjon
Reagenser har lavere energi enn produkter.
ΔH ° f> 0
Slik skal skrive en kjemisk ligning må være balansert molarmente. For at "loven om bevaring av material" er oppfylt, må det også inneholde informasjon om den fysiske tilstand av reaktantene og produktene, som er kjent som aggregeringstilstanden.
Det må også tas i betraktning at rene stoffer har en formet entalpi fra null til standardbetingelser og i deres mest stabile form.
I et kjemisk system der det er reaktanter og produkter, har vi at reaksjonsentalet er lik dannelsen av entalpier under standardbetingelser.
ΔH ° rxn = ΔH ° f
Med tanke på ovenstående må vi:
ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos
Gitt følgende fiktive reaksjon
aA + bB cC
Hvor a, b, c er koeffisientene til den balansert kjemiske ligningen.
Ekspresjonen for reaksjonsenthalpien er:
ΔH ° rxn = c ΔH ° F C (a ΔH ° F A + b ΔH ° F B)
Forutsatt at: a = 2 mol, b = 1 mol og c = 2 mol.
A H ° Rf (A) = 300 kJ / mol, A H ° Rf (B) = -100 kJ / mol, A H ° Rf (C) = -30 kJ. Beregn AH ° Rxn
AH ° = Rxn 2 mol (-30KJ / mol) - (2 mol (300 kJ / mol 1 mol + (-100KJ / mol) = -60KJ - (600KJ - 100 kJ) = -560KJ
ΔH ° rxn = -560KJ.
Tilsvarende svarer til en eksoterm reaksjon.
Entaliske verdier for dannelsen av noen uorganiske og organiske kjemiske forbindelser ved 25 ° C og 1 atm trykk
Øvelser for å beregne entalpi
Øvelse 1
Finn entalpi av reaksjon av NO2 (g) i henhold til følgende reaksjon:
2NO (g) + 02 (g) 2NO2 (g)
Ved å bruke ligningen for reaksjonsenthalpien har vi:
ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos
ΔH ° rxn = 2mol (ΔH ° NO2) - (2mol ΔH ° F NO + 1mol ΔH ° FO2)
I tabellen i forrige avsnitt kan vi se at dannelsen av entalpy for oksygen er 0 KJ / mol, fordi oksygen er en ren forbindelse.
AH ° = Rxn 2 mol (33.18KJ / mol) - (2 mol 90.25 KJ / mol 1 mol + 0)
ΔH ° rxn = -114,14 KJ
En annen måte å beregne entalpien av reaksjon i et kjemisk system er gjennom HESS LAW, foreslått av den sveitsiske kjemikeren Germain Henri Hess i år 1840.
Loven sier: "Energien som absorberes eller utledes i en kjemisk prosess der reaktantene blir produkter, er det samme hvis det utføres i ett trinn eller i flere".
Øvelse 2
Tilsetningen av hydrogen til acetylen for å danne etan kan utføres i ett trinn:
C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 311,42 KJ / mol
Eller det kan også skje i to faser:
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
Ved å legge til begge ligningene algebraisk har vi:
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
Øvelse 3
(Hentet fra quimitube.com Øvelse 26. Termodynamikk Hess lov)
Beregning av entalpi av oksydasjon av etanol for å gi produkter som eddiksyre og vann, og vite at ved forbrenning av 10 g etanol blir frigitt 300 KJ energi og forbrenning av 10 g eddiksyre blir frigitt energi KJ 140.
Som du kan se i problemstillingen, vises bare numeriske data, men kjemiske reaksjoner vises ikke, så det er nødvendig å skrive dem.
CH3CH2OH (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H20 (1) AH1 = -1380 KJ / mol.
Verdien av negativ entalpien er skrevet fordi problemet sier at det er energiutslipp. Du må også vurdere at de er 10 gram etanol, så du må beregne energien for hver mol etanol. For dette er følgende gjort:
Molarvekten av etanol (summen av atomvektene), verdi lik 46 g / mol, søktes.
ΔH1 = -300 KJ (46 g) etanol = - 1380 KJ / mol
10 g etanol 1 mol etanol
Det samme gjøres for eddiksyre:
CH3COOH (1) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H20 (1) ΔH2 = -840 KJ / mol
ΔH2 = -140 KJ (60 g eddiksyre) = - 840 KJ / mol
10 g eddiksyre 1 mol eddiksyre.
I de ovennevnte reaksjoner forbrenningen av etanol og eddiksyre er beskrevet, slik at det er nødvendig å skrive formelen problemet er oksydasjonen av etanol til eddiksyre med vannproduksjon.
Dette er reaksjonen som problemet ber om. Det er allerede balansert.
CH3CH20H (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H20 (l) AH3 = ?
Anvendelse av Hess lov
For å gjøre dette multipliserer vi de termodynamiske ligningene med numerisk koeffisient for å gjøre dem algebraiske og å organisere hver ligning riktig. Dette gjøres når en eller flere reagenser ikke er på den tilsvarende siden i ligningen.
Den første ligningen forblir den samme fordi etanolen er på siden av reaktantene som angitt av problemekvasjonen.
Den andre ligningen er nødvendig for å multiplisere den med koeffisienten -1 på en slik måte at eddiksyre som er så reaktiv, kan bli produktet
CH3CH2OH (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (1) AH1 = -1380 KJ / mol.
- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H20 (1) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)
CH3CH3OH + 3O2-2O2 - CH3COOH2CO2 + 3H2O-2C02
-2H2O
De legges til algebraisk, og dette er resultatet: ligningen forespurt i problemet.
CH3CH3OH (1) + O2 (g) CH3COOH (1) + H20 (l)
Bestem entalpien av reaksjonen.
På samme måte som hver reaksjon multiplisert med den numeriske koeffisienten, må verdien av enthalpiene også multipliseres
ΔH3 = 1xΔH1 -1xΔH2 = 1x (-1380) -1x (-840)
ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol
ΔH3 = - 540 KJ / mol.
I den foregående øvelsen presenterer etanol to reaksjoner, forbrenning og oksidasjon.
I hver forbrenningsreaksjon er det dannelse av CO2 og H2O, mens det i oksydasjon av en primær alkohol som etanol er dannelse av eddiksyre
referanser
- Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Generell kjemi Undervisningsmateriale Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú.
- Kjemi. Libretexts. Termo. Hentet fra hem.libretexts.org.
- Levine, I. Fysikkkjemi. vol.2.