- Претходни концепт за разумевање топлоте реакције: разлике између ΔХ и ΔХº
- Топлина формирања
- Прорачун енталпије реакције
- 1- Експериментални прорачун
- 2- Теоретски прорачун
- Референце
Топлота реакције или енталпији реакције (ΔХ) је промена енталпије хемијске реакције која се јавља при константном притиску. То је термодинамичка мерна јединица корисна за израчунавање количине енергије по молу која се ослобађа или производи у реакцији.
Пошто је енталпија изведена из притиска, запремине и унутрашње енергије, а све су то државне функције, енталпија је такође функција државе.
ΔХ, или промена енталпије појавила се као мерна јединица намењена израчунавању промене енергије система када је постало претешко пронаћи ΔУ, или промене унутрашње енергије система, истовремено мерећи количину топлоте и рада измењени.
С обзиром на константан притисак, промена енталпије једнака је топлоти и може се измерити као ΔХ = к.
Ознака ΔХº или ΔХº р тада настаје да би се објаснила тачна температура и притисак топлоте реакције ΔХ.
Стандардна енталпија реакције симболизује се ΔХº или ΔХºркн и може претпоставити и позитивне и негативне вредности. Јединице за ΔХº су килоџула по молу или кј / мол.
Претходни концепт за разумевање топлоте реакције: разлике између ΔХ и ΔХº
Δ = представља промену енталпије (енталпија производа умањена за енталпију реактаната).
Позитивна вредност указује да производи имају већу енталпију или да је реч о ендотермичкој реакцији (потребна је топлота).
Негативна вредност указује да реактанти имају већу енталпију или да је у питању егзотермна реакција (ствара се топлота).
º = значи да је реакција стандардна промена енталпије и да се одвија под претходно подешеним притиском / температуром.
р = означава да је ова промена енталпија реакције.
Стандардно стање: стандардно стање чврстог или течног стања је чиста супстанца под притиском од 1 бара или иста атмосфера (105 Па) и температура од 25 ° Ц, односно иста 298 К .
ΔХº р је стандардна топлота реакције или стандардна енталпија реакције, а попут ΔХ, она такође мери енталпију реакције. Међутим, ΔХºркн се одвија под "стандардним" условима, што значи да се реакција одвија на 25 ° Ц и 1 атм.
Предност мерења ΔХ у стандардним условима лежи у способности да се једна ΔХº вредност повеже са другом, пошто се оне дешавају под истим условима.
Топлина формирања
Стандардна топлота формирања хемикалије , ΔХ ф º, је количина топлоте апсорбоване или ослобођене током формирања 1 мола те хемикалије на 25 степени Целзијуса и 1 бара њених елемената у стандардном стању.
Елемент је у стандардном стању ако је у најстабилнијем облику и физичком стању (чврсто, течно или гасно) на 25 степени Целзијуса и 1 бар.
На пример, стандардна топлота стварања угљен-диоксида укључује кисеоник и угљеник као реактанте.
Кисеоник је стабилнији као О 2 молекула гаса , а угљеник је стабилнији као чврста супстанца графита. (Графит је стабилнији од дијаманта у стандардним условима).
Да бисмо дефинисали дефиницију на други начин, стандардна топлота формирања је посебна врста стандардне топлоте реакције.
Реакција је формирање 1 мола хемикалије из његових елемената у њиховом стандардном стању у стандардним условима.
Стандардна топлота формације се такође назива и стандардна енталпија формације (мада је заправо промена енталпије).
По дефиницији, формирање самог себе елемента не би произвело промену енталпије, тако да је стандардна топлота реакције за све елементе једнака нули (Цаи, 2014).
Прорачун енталпије реакције
1- Експериментални прорачун
Енталпија се може мерити експериментално коришћењем калориметра. Калориметар је инструмент на који узорак реагује помоћу електричних каблова који дају енергију за активирање. Узорак је у посуди окруженој водом која се непрестано меша.
Мерењем са променом температуре до које долази када узорак реагује и знајући специфичну топлоту воде и њену масу, топлота која се ослобађа или апсорбује реакцијом израчунава се помоћу једначине к = Цесп кмк ΔТ.
У овој једначини к је топлота, Цесп је специфична топлота у овом случају воде која је једнака 1 калорија по граму, м је маса воде, а ΔТ је промена температуре.
Калориметар је изолован систем који има константан притисак, па је ΔХ р = к
2- Теоретски прорачун
Промјена енталпије не зависи од одређеног пута реакције, већ само од глобалног енергетског нивоа производа и реактаната. Енталпија је функција стања и као таква је адитивна.
Да бисмо израчунали стандардну енталпију реакције, можемо додати стандардне енталпије формирања реактаната и одузети је од зброја стандардних енталпија формирања продуката (Боундлесс, СФ). Математички речено, то нам даје:
.ДЕЛТА.Х р ° = Σ .ДЕЛТА.Х ф ° (производи) - Σ .ДЕЛТА.Х ф ° (реактанти).
Ентталпије реакција се обично израчунавају из енталпије формирања реактаната у нормалним условима (притисак од 1 бара и температура 25 степени Целзијуса).
Да би објаснили овај принцип термодинамике, ми ћемо израчунати енталпија реакције за сагоревање метана (ЦХ 4 ) према формули:
ЦХ 4 (г) + 2О 2 (г) → ЦО 2 (г) + 2Х 2 О (г)
Да бисмо израчунали стандардну енталпију реакције, морамо пронаћи стандардне енталпије формирања за сваки од реактаната и производа који су укључени у реакцију.
Обично се налазе у прилогу или у разним мрежним табелама. За ову реакцију су нам потребни подаци:
Х ф ° ЦХ 4 (г) = -75 кјоул / мол.
Х ф º О 2 (г) = 0 кјоул / мол.
Х ф ° ЦО 2 (г) = -394 кјоул / мол.
Х ф º Х 2 О (г) = -284 кјоул / мол.
Имајте на уму да, будући да је у свом стандардном стању, стандардна енталпија стварања гаса за кисеоник износи 0 кЈ / мол.
У наставку сумирамо наше стандардне енталпије формације. Имајте на уму да, пошто су јединице у кЈ / мол, морамо помножити стехиометријске коефицијенте у једначини уравнотежене реакције (Леаф Гроуп Лтд, СФ).
.ДЕЛТА.Х Σ ф ° (производи) .ДЕЛТА.Х = ф º ЦО 2 +2. ДЕЛТА.Х ф º Х 2 О
Σ ΔХ ф º (производи) = -1 (394 кјоул / мол) -2 (284 кјоул / мол) = -962 кјоул / мол
.ДЕЛТА.Х Σ ф ° (реактанти). ДЕЛТА.Х = ф º ЦХ 4 + АХ ф º О 2
Σ ΔХ ф º (реактанти) = -75 кјоул / мол + 2 (0 кјоул / мол) = -75 кјоул / мол
Сада можемо да нађемо стандардну енталпију реакције:
ΔХ р ° = Σ ΔХ ф º (производи) - Σ ΔХ ф º (реактанти) = (- 962) - (- 75) =
ΔХ р ° = - 887кЈ / мол.
Референце
- Анне Марие Хелменстине. (2014, 11. јуна). Енталпија дефиниције реакције. Опоравило од мисли: мисао.цом.
- (СФ). Стандардна енталпија реакције. Опоравак од безграничног: лимитлесс.цом.
- Цаи, Е. (2014, 11. марта). стандардна топлота формирања. Опоравак од хемијског статистичара: цхемицалстатистициан.вордпресс.цом.
- Цларк, Ј. (2013, мај). Различите дефиниције промене енталпије. Опоравак од цхемгуиде.цо.ук: цхемгуиде.цо.ук.
- Јонатхан Нгуиен, ГЛ (2017, 9. фебруара). Стандардна енталпија формације. Опоравак са цхем.либретектс.орг: цхем.либретектс.орг.
- Леаф Гроуп Лтд. (СФ). Како израчунати увреде реакције. Опоравили од сциацхинг: сциацхинг.цом.
- Рацхел Мартин, ЕИ (2014, 7. маја). Топлина реакције. Опоравак са цхем.либретектс.орг: цхем.либретектс.орг.