ЕНТАЛПИЈА РЕАКЦИЈЕ: ДЕФИНИЦИЈА, ТЕРМОХЕМИЈА, ВЕЖБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Енталпија реакције је термодинамичка функција која омогућава израчунавање топлоту стеченог или достављен у хемијској реакцији, под условом да ова реакција је дошло при константном притиску. Дефинише се као унутрашња енергија У плус продукт притиска П на запремину В супстанци које учествују у хемијској реакцији, и то: Х = У + П ∙ В

Стога енталпија има димензије енергије, а у Међународном систему мерења се мери у Јоулесу. Да бисмо разумели однос енталпије и топлоте измењене у хемијској реакцији, потребно је сетити се првог закона термодинамике који каже следеће: К = ΔУ + В

Слика 1. При сагоревању гаса енталпија се смањује. Извор: пикабаи

Први закон утврђује да је топлота измењена у термодинамичком процесу једнака варијацији унутрашње енергије супстанци које учествују у процесу плус рада тих супстанци у процесу.

У било којем процесу рад В се израчунава на основу следећег односа:

У горњем изразу Ви је почетна запремина, Вф крајња запремина и П притисак. Ако се процес изводи при константном притиску П, тада ће настали рад бити следећи:

Где је ΔВ промена запремине.

Дефиниција

Хемијске реакције су термодинамички процеси који се обично дешавају при константном притиску и врло често при атмосферском притиску. Ова врста термодинамичког процеса назива се "изобарична", јер се одвија под сталним притиском.

У овом случају се први закон термодинамике може написати овако:

Кп = ΔУ + П ∙ ΔВ

Где Кп указује да се топлота измењивала под сталним притиском. Ако је дефиниција енталпије Х = У + П ∙ В уведена у претходном изразу, тада ћемо добити:

Кп = ΔХ

Дакле, позитивна промена енталпије указује на реакцију која је одузела топлоту из околине. Ово је ендотермичка реакција.

Напротив, ако је промена енталпије негативна, то је егзотермна реакција.

У ствари, реч енталпија долази од грчке речи ентхалпиен, што значи "грејати".

Енталпија се такође назива топлота. Али треба бити јасно да то није исто што и топлота, али измења топлоте током термодинамичког процеса мења енталпију.

Однос са топлином

За разлику од топлоте, енталпија је функција стања. Када израчунавате промену енталпије, израчунавате разлику двеју функција које зависе искључиво од стања система, као што су унутрашња енергија и запремина.

ΔХ = ΔУ + П ∙ ΔВ

Пошто у реакцији притисак остаје константан, тада је енталпија реакције функција стања која зависи само од унутрашње енергије и запремине.

У хемијској реакцији, енталпија реактаната може се дефинисати као збир сваког од њих; а количина производа као збир енталпије свих производа.

Промјена енталпије у реакцији је разлика продуката умањена за реактанте:

Слика 2. Дијаграм енталпије. Извор: селф маде.

Код ендотермичке реакције енталпија производа је већа од реактаната; односно реакција одводи топлину из околине. Супротно томе, у егзотермној реакцији енталпија реактаната је већа од оне производа, јер реакција даје топлоту околини.

Стандардна енталпија

Будући да промена енталпије у хемијској реакцији може зависити од притиска и температуре, уобичајено је дефинисати стандардне услове реакције:

Стандардна реакциона температура: 25 ° Ц.

Стандардни реакциони притисак: 1 атм = 1 бар.

Стандардна енталпија је означена овако: Х °

Термохемија

У термохемијској једначини нису важни само реактанти и производи, али и промена енталпије. Ентхалпија се разуме као реакција на промену која се догодила током ње.

Као пример, погледајмо следеће реакције:

2 Х2 (гас) + О2 (гас) → 2 Х2О (течност); ΔХ ° = -571,6 кЈ (егзотермно).

Х2 (гас) + (½) О2 (гас) → Х2О (течност); ΔХ ° = -285,8 кЈ (егзотермно).

2 Х2О (течна) → 2 Х2 (гас) + О2 (гас); ΔХ ° = +571,6 кЈ (ендотермично).

Енталпија је велика термодинамичка количина

Ако су појмови хемијске једначине помножени или подељени одређеним фактором, тада се енталпија множи или дели исто.

Ако је реакција обрнута, тада се и знак енталпије реакције преокреће.

Решене вежбе

-Вежба 1

Гас ацетилена Ц2Х2 добијен је реакцијом калцијум-карбида ЦаЦ2 који долази у гранулираном облику са водом на собној температури и притиску.

Као податке имамо енталпије формирања реактаната:

ΔХ ° (ЦаЦ2) = -59,0 кЈ / мол

ΔХ ° (Х20) = -285,8 кЈ / мол

И енталпија формирања производа:

ΔХ ° (Ц2Х2) = +227,0 кЈ / мол

АХ ° (Ца (ОХ) 2) = -986,0 кЈ / мол

Пронађите стандардну ентропију реакције.

Решење

Прво је подићи уравнотежену хемијску једначину:

ЦаЦ2 (с) + 2Х20 (л) → Ца (ОХ) 2 (с) + Ц2Х2 (г)

А сада енталпије реактаната, производа и реакција:

- реагенси: -59,0 кЈ / мол -2 ∙ 285,8 кЈ / мол = -630,6 кЈ / мол

- Производи: -986,0 кЈ / мол + 227,0 кЈ / мол = -759 кЈ / мол

- Реакција: ΔХ ° = -759 кЈ / мол - (-630 кЈ / мол) = -129 кЈ / мол

То је егзотермна реакција.

-Вежба 2

Када се литар ацетилена сагоре у стандардним условима, колико топлоте се ослобађа?

Решење

Једном избалансирана реакција изгарања ацетилена изгледа овако:

Ц2Х2 (г) + (5/2) О2 (г) → 2 ЦО2 (г) + Х20 (л)

Потребне су нам енталпије формирања производа:

ΔХ ° (ЦО2) = -393,5 кЈ / мол

АХ ° (Х20 (л)) = -285,8 кЈ / мол

Прорачун енталпије

Помоћу ових података можемо израчунати енталпију производа:

ΔХ ° (производи) = 2 * (- 393,5 кЈ / мол) + (-285,8 кЈ / мол) = -1072,8 кЈ / мол

И енталпија стварања реактаната:

ΔХ ° (Ц2Х2) = 227,0 кЈ / мол

ΔХ ° (О2) = 0,0 кЈ / мол

Енталпија реактаната биће:

227,0 кЈ / мол + (5/2) * 0,0 = 227,0 кЈ / мол

Мотална реакциона енталпија тада ће бити: ΔХ ° (производи) - ΔХ ° (реактанти) = -1072,8кЈ / мол - 227,0 кЈ / мол = -1299,8 кЈ / мол

Енталпија сагоревања

Сада морамо знати колико молова ацетилена је литра ацетилена у стандардним условима. За то ћемо користити једначину стања идеалног гаса из које ћемо се решити за број молова.

Број молова н = П * В / (Р * Т)

П = 1 атм = 1,013 к 10 ° Па

В = 1 л = 1,0 к 10 ^ -3 м³

Р = 8,31 Ј / (мол * К)

Т = 25 ° Ц = 298,15 К

н = 0,041 мол

Енталпија сагоревања 1 литре ацетилена је 0,041 мол * (-1299,8 кЈ / мол) = -53,13 кЈ

Негативни знак указује да се ради о егзотермној реакцији која ослобађа 53,13 кЈ = 12,69 кцал.

Референце

1. Кестени Е. Енталпија у хемијским реакцијама. Опоравак од: лидиацонлакуимица.вордпресс.цом
2. Термохемија. Енталпија реакције. Опоравак од: рецурсостиц.едуцацион.ес
3. Термохемија. Дефиниција стандардне реакционе енталпије. Опоравак од: куимитубе.цом
4. Википедиа. Стандардна енталпија реакције. Опоравак од: википедиа.цом
5. Википедиа. Енталпија формације. Опоравак од: википедиа.цом