Mi az entalpia?

az entalpia ez a térfogatú, nyomás alatt álló és a környezettel felcserélhető testben (rendszerben) lévő energiamennyiség mértéke. Az ábrát H. jelzi. A hozzá kapcsolódó fizikai egység a július (J = kgm2 / s2)..

Matematikailag ez a következőképpen fejezhető ki:

H = U + PV

ahol:

H = entalpia

U = A rendszer belső energiája

P = nyomás

V = Térfogat

Ha mind az U, mind a P és a V állapotfüggvények, akkor H is lesz. Ez azért van, mert egy adott pillanatban megadható a rendszerben tanulmányozni kívánt változó végső és kezdeti feltételei.

index

• 1 Mi a képzés entalpia?
  • 1.1 Példa
  • 1.2 Exoterm és endoterm reakciók
• 2 Gyakorlatok az entalpia kiszámításához
  • 2.1 1. gyakorlat
  • 2.2 2. gyakorlat
  • 2.3 3. gyakorlat
• 3 Referenciák

Mi a képzés entalpia?

A rendszer abszorbeálja vagy felszabadítja a hőt, ha az anyag egy termékének 1 mólját normál aggregációjuk során alkotóelemeikből állítják elő; szilárd, folyékony, gáznemű, oldódó vagy stabilabb allotrop állapotában.

A szén legstabilabb allotróp állapota grafit, normál nyomás mellett 1 atmoszféra és 25 ° C hőmérséklet mellett.

Ezt ΔH ° f-nek jelöljük. Ily módon:

ΔH ° f = végleges H - kezdeti H

Δ: görög betű, amely a végső és a kezdeti állapot energiájának változását vagy változását szimbolizálja. Az f alszámláló jelentése a vegyület és a felső index vagy a standard körülmények kialakulása.

példa

Figyelembe véve a folyékony víz képződési reakcióját

H2 (g) + 2,5 O2 (g) H20 (l) AH ° f = -285,84 kJ / mol

reagensek: Hidrogén és oxigén, természetes állapota gáznemű.

termék: 1 mól folyékony víz.

Meg kell jegyezni, hogy a meghatározás szerinti kialakítás entalpiái 1 mól előállított vegyületre vonatkoznak, így a reakciót lehetőség szerint frakcionális együtthatókkal kell beállítani, amint az az előző példában látható..

Exoterm és endoterm reakciók

Kémiai eljárásban a képződés entalpiája pozitív lehet, ha a reakció endotermikus, azaz a közegből vagy a negatív ΔHof-ból felszívja a hőt.<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.

Exoterm reakció

A reagensek több energiával rendelkeznek, mint a termékek.

ΔH ° f <0

Endoterm reakció

A reagensek alacsonyabb energiával rendelkeznek, mint a termékek.

ΔH ° f> 0

A kémiai egyenlet helyes írásához molárisan kiegyensúlyozottnak kell lennie. Annak érdekében, hogy megfeleljen az "Anyagmegőrzési törvény" követelményeinek, az információnak tartalmaznia kell a reagensek és termékek fizikai állapotát is, amely az aggregáció állapota..

Emlékeztetni kell arra is, hogy a tiszta anyagok nullától a normál körülményekig és a legstabilabb formájukban képződnek entalpiájuk..

Olyan kémiai rendszerben, ahol reagensek és termékek vannak, a reakció entalpiája egyenlő a standard körülmények között kialakuló entalpiával..

ΔH ° rxn = ΔH ° f

A fentiek figyelembevételével:

ΔH ° rxn = oducnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

Tekintettel a következő fiktív reakcióra

aA + bB cC

Ahol b, c a kiegyensúlyozott kémiai egyenlet együtthatók.

A reakció entalpia kifejezése:

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

Feltételezve, hogy: a = 2 mol, b = 1 mol és c = 2 mol.

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

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

AH ° rxn = -560KJ.

Ezután megfelel egy exoterm reakciónak.

Enthalpi értékek néhány szervetlen és szerves kémiai vegyület képződéséhez 25 ° C-on és 1 atm nyomáson

Gyakorlatok az entalpia kiszámításához

1. gyakorlat

Keresse meg az NO2 (g) reakciójának entalpiáját a következő reakció szerint:

2NO (g) + O2 (g) 2N02 (g)

A reakció entalpia egyenletének felhasználásával:

ΔH ° rxn = oducnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

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

Az előző fejezet táblázatában látható, hogy az oxigén képződésének entalpiája 0 KJ / mol, mivel az oxigén tiszta vegyület..

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

AH ° rxn = -114,14 KJ

A kémiai rendszerben a reakció entalpiájának kiszámításának másik módja a svájci vegyész, Germain Henri Hess által javasolt 1840-es HESS-törvény..

A törvény azt mondja: "Az a kémiai folyamat során felszívódó vagy kibocsátott energia, amelyben a reagensek termékké válnak, ugyanaz, ha egy szakaszban vagy többben hajtják végre".

2. gyakorlat

Az acetilénhez hidrogén hozzáadása etán képződéséhez egy lépésben hajtható végre:

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

Vagy két szakaszban is történhet:

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

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

Mindkét egyenlet algebrai hozzáadásával:

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

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

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

3. gyakorlat

(A quimitube.com-ból készült 26. gyakorlat. Termodinamikai hess-törvény)

Számítsuk ki az etanol oxidációs entalpiáját, hogy ecetsav- és víztermékként kapjunk, tudva, hogy 10 gramm etanol 300 KJ-os égésekor szabadul fel és 10 gramm ecetsavat égetünk fel 140 KJ energiával..

Amint a probléma megállapításában látható, csak numerikus adatok jelennek meg, de a kémiai reakciók nem jelennek meg, ezért meg kell írni őket.

CH3CH20H (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H20 (l) AH1 = -1380 KJ / mol.

A negatív entalpia értéke meg van írva, mert a probléma azt mondja, hogy van energiakioldás. Azt is figyelembe kell vennie, hogy 10 gramm etanolt tartalmaznak, ezért minden etanolhoz hozzá kell számítani az energiát. Ehhez az alábbiak kerülnek végrehajtásra:

Az etanol moláris tömegét (az atomtömeg összege), 46 g / mol értéket keresünk.

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

10 g 1 mól etanolos etanol

Ugyanez történik az ecetsav esetében is:

CH3COOH (l) + 2O 2 (g) 2CO 2 (g) + 2H20 (l) AH2 = -840 KJ / mol

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

10 g ecetsav 1 mol ecetsav.

A fenti reakciókban ismertetjük az etanol és az ecetsav égését, ezért meg kell írni a problémás képletet, amely az etanol és ecetsav vízzel történő oxidálása..

Ez a reakció, amit a probléma kéri. Már kiegyensúlyozott.

CH3CH20H (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l) ΔH3 = ?

Hess-törvény alkalmazása

Ehhez szaporítjuk a termodinamikai egyenleteket numerikus együtthatóval, hogy azok algebraiak legyenek, és minden egyes egyenletet helyesen szervezzünk. Ez akkor történik, ha egy vagy több reagens nincs az egyenlet megfelelő oldalán.

Az első egyenlet ugyanaz marad, mert az etanol a reaktánsok oldalán van, amint azt a probléma egyenlet mutatja.

A második egyenlet szükséges az 1-es koefficienssel való szorzáshoz oly módon, hogy a reakcióképes ecetsav termékké váljon

CH3CH20H (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H 2O (l) AH1 = -1380 KJ / mol.

- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H 2O (l) AH2 = - (-840 KJ / mol)

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

-2H2O

Ezek algebrai hozzáadásra kerülnek, és ez az eredmény: a probléma által kért egyenlet.

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

Határozzuk meg a reakció entalpiáját.

Ugyanígy, ahogy minden egyes reakció szorzata a numerikus együtthatóval, az entalpiák értékét is meg kell szorozni

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

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

AH3 = - 540 KJ / mol.

Az előző gyakorlatban az etanol két reakciót, égést és oxidációt mutat.

Minden égési reakcióban CO2 és H2O képződik, míg egy primer alkohol, például etanol oxidációjában ecetsav képződik.

referenciák

1. Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Általános kémia Tanítóanyag Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú.
2. Kémia. Libretexts. Termokémia. Készült a hem.libretexts.org.
3. Levine, I. Fizikai-kémia. Vol.2.