Mi a reakcióhő?



az a reakcióhő vagy a reakció entalpiája (ΔH) az állandó nyomáson bekövetkező kémiai reakció entalpiájának változása (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Mivel az entalpia nyomásból, térfogatból és belső energiából származik, amelyek mindegyike állami funkció, az entalpia az állam funkciója is (Rachel Martin, 2014).

ΔH, vagy az entalpiaváltozás mérési egységként jött létre egy rendszer energiaváltozásának kiszámításához, amikor túlságosan nehéz volt megtalálni az ΔU-t, vagy egy rendszer belső energiájának változását, egyidejűleg mérve a hő és munka mennyiségét felcseréljük.

Állandó nyomás mellett az entalpia változása megegyezik a hővel, és ΔH = q értékkel mérhető.

A ΔHº vagy ΔHº jelölésr ekkor a reakció hőmérsékletének pontos hőmérsékletét és nyomását magyarázzuk.

A reakció standard entalpiáját ΔHº vagy ΔHºrxn jelöli, és pozitív és negatív értékeket is feltételezhet. A ΔHº egységek egy kiloloule / mól vagy kj / mol.

Korábbi fogalom a reakcióhő megértésére: különbségek az AH és ΔHº közöttr.

Δ = az entalpia változását jelenti (a termékek entalpiája, kivéve a reagensek entalpiáját).

A pozitív érték azt jelzi, hogy a termékek nagyobb entalpiával rendelkeznek, vagy hogy endoterm reakció (hő szükséges).

A negatív érték azt jelzi, hogy a reagensek nagyobb entalpiával rendelkeznek, vagy exoterm reakció (hő keletkezik).

º = azt jelenti, hogy a reakció egy standard entalpiaváltozás, és előre beállított nyomáson / hőmérsékleten fordul elő.

r = azt jelzi, hogy ez a változás a reakció entalpiája.

A standard állapot: a szilárd vagy folyadék standard állapota a tiszta anyag, 1 bar nyomáson, vagy ugyanaz az 1 atmoszféra (105 Pa) és 25 ° C hőmérséklet, vagy ugyanaz, mint 298 K..

A ΔHºr a reakció standard hője vagy a reakció standard entalpiája, és mivel az AH a reakció entalpiáját is méri. Azonban a ΔHºrxn "standard" körülmények között történik, ami azt jelenti, hogy a reakció 25 ° C-on és 1 atm-on történik..

Az AH mérése standard körülmények között abban rejlik, hogy az ΔHº értéket egy másikhoz kapcsolhatjuk, mivel ugyanazon körülmények között fordulnak elő (Clark, 2013).

Képzési hő

A kialakuló standard hő, AHFEgy kémiai anyag º, a kémiai anyag 1 móljának 25 Celsius-fokos és 1 bar-os elemeiből történő képződése során felszívódó vagy felszabaduló hőmennyiség a szokásos állapotában.

Egy elem normál állapotban van, ha a legstabilabb formája és fizikai állapota (szilárd, folyékony vagy gáz) 25 Celsius fok és 1 bar (Jonathan Nguyen, 2017).

Például a szén-dioxid képződésének szokásos hőfoka oxigént és szénatomot jelent reagensként.

Az oxigén stabilabb, mint gázmolekulák VAGY2, míg a szén stabilabb, mint szilárd grafit. (A grafit normál körülmények között stabilabb, mint a gyémánt.)

A definíció más módon történő kifejezése érdekében a standard hőforma a standard hőreakció speciális típusa.

A reakció az 1 mól vegyi anyag képződése standard állapotukban standard körülmények között.

A formáció standard hőjét a formáció standard entalpiájának is nevezik (bár valójában az entalpia változása)..

Definíció szerint önmagában egy elem képződése nem okoz semmilyen változást az entalpiában, így az összes elem standard reakcióhője nulla (Cai, 2014).

A reakció entalpia kiszámítása

1 - Kísérleti számítás

Az entalpiát kísérleti úton kaloriméter segítségével mérhetjük. A kaloriméter egy olyan eszköz, ahol a mintavételt elektromos kábelekkel reagáltatják, amelyek biztosítják az aktiválási energiát. A minta olyan tartályban van, amelyet folyamatosan rázó víz vesz körül.

A minta reagálásakor bekövetkező hőmérsékletváltozással mérve, és a víz fajlagos hőjének és tömegének ismeretében a reakciót felszabadító vagy abszorbeáló hőt a q = Cesp x m x ΔT egyenlet segítségével számítjuk ki.

Ebben az egyenletben q a hő, a Cesp az a fajta hő, amely ebben az esetben a víz 1 gramm / gramm, m a víz tömege és ΔT a hőmérséklet változása.

A kaloriméter egy állandó rendszer, amelynek állandó nyomása van, így ΔHr= q

2- Elméleti számítás

Az entalpia változása nem függ a reakció adott útjától, hanem csak a termékek és reagensek teljes energiaszintjétől. Az entalpia az állam funkciója, és mint ilyen, additív.

A reakció standard entalpiájának kiszámításához hozzáadhatjuk a reagensek képződésének standard entalpiáit, és kivonjuk azt a termékek képződésének standard entalpiáiból (Boundless, S.F.). A matematikailag ezt mondta:

UHr° = Σ ΔHFº (termékek) - Σ ΔHFº (reagensek).

A reakciók entalpiáit rendszerint a reagensképződés entalpiáiból számítják ki normál körülmények között (1 bar nyomás és 25 ° C-os hőmérséklet).

A termodinamika alapelvének magyarázatához kiszámítjuk a metán égési reakciójának entalpiáját (CH4) a következő képlet szerint:

CH4 (g) + 2O2 g) → CO2 (g) + 2H2O (g)

A reakció standard entalpiájának kiszámításához meg kell keresnünk a reakcióban részt vevő összes reagens és termék standard formálási entalpiáját..

Ezeket általában egy függelékben vagy több online táblában találja. Ehhez a reakcióhoz a szükséges adatok:

HFº CH4 (g) = -75 kjoul / mol.

HFº O2 (g) = 0 kjoul / mol.

HFº CO2 (g) = -394 kjoul / mol.

HFº H2O (g) = -284 kjoul / mol.

Megjegyezzük, hogy mivel a standard állapotban van, az oxigéngáz képződésének standard entalpiája 0 kJ / mol.

Ezután összefoglaljuk a képzés standard entalpiáit. Figyeljük meg, hogy mivel az egységek kJ / mol-ban vannak, a kiegyensúlyozott reakcióegyenletben meg kell szorozni a sztöchiometrikus együtthatókat (Leaf Group Ltd, S.F.).

Σ ΔHFº (termékek) = ΔHFº CO2 +2 AHFº H2O

Σ ΔHFº (termékek) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol

Σ ΔHFº (reagensek) = ΔHFº CH4 + UHFº O2

Σ ΔHFº (reagensek) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol

Most megtalálhatjuk a reakció standard entalpiáját:

UHr° = Σ ΔHFº (termékek) - Σ ΔHFº (reagensek) = (- 962) - (- 75) =

UHr° = - 887 kJ / mol.

referenciák

  1. Anne Marie Helmenstine. (2014, június 11.). A reakció definíciójának entalpiája. A gondolatból kinyert: thinkco.com.
  2. (S. F.). A reakció standard entalpiája. A határtalan: boundless.com.
  3. Cai, E. (2014, március 11.). a képződés normál hője. Visszanyerve a kémiai statisztikából: chemicalstatistician.wordpress.com.
  4. Clark, J. (2013, május). Különböző entalpi változások meghatározása. A kemguide.co.uk-tól: chemguide.co.uk.
  5. Jonathan Nguyen, G. L. (2017. február 9.). A formáció standard entalpiája. A kem.libretexts.org webhelyről: chem.libretexts.org.
  6. Leaf Group Ltd. (S.F.). Hogyan kell kiszámítani a reakció entalpiáit. A sciencing-ról visszanyert: sciencing.com.
  7. Rachel Martin, E. Y. (2014, május 7.). A reakció hője. A kem.libretexts.org webhelyről: chem.libretexts.org.