ШТА ЈЕ ЕНТАЛПИЈА? - ХЕМИЈА - 2025

Енталпија је мера количине енергије садржане у телу (система) има запремину, је подвргнут притиску и заменити са својом околином. Представљен је словом Х. Физичка јединица повезана с њим је Јоуле (Ј = кгм2 / с2).

Математички се може изразити на следећи начин:

Х = У + ПВ

Где:

Х = енталпија

У = Унутрашња енергија система

П = притисак

В = Јачина

Ако су и У и П и В државне функције, бит ће и Х. То је зато што се у датом тренутку могу дати неки почетни и крајњи услови за променљиву која се проучава у систему.

Шта је енталпија формације?

То је топлота коју систем апсорбује или ослобађа када се 1 мол производа неке твари произведе из његових елемената у њиховом нормалном стању агрегације; чврсти, течни, гасовити, раствори или у свом најстабилнијем алотропном стању.

Најстабилније алотропно стање угљеника је графит, поред тога што је у нормалним условима атмосфере притиска 1 и 25 ° Ц.

Означено је као ΔХ ° ф. На овај начин:

ΔХ ° ф = Х крајње - Х почетно

Δ: грчко слово које симболизује промену или промену енергије коначног и почетног стања. Потпис ф означава формирање једињења и надкрипт или стандардне услове.

Пример

С обзиром на реакцију формирања течне воде

Х2 (г) + ½О2 (г) Х20 (л) ΔХ ° ф = -285,84 кЈ / мол

Реагенси : Водоник и кисеоник природно стање су гасовити.

Производ : 1 мол течне воде.

Треба напоменути да су енталпије формације према дефиницији произведене за 1 мол једињења, па се реакција мора прилагодити ако је могуће са коефицијентима фракције, као што се види у претходном примеру.

Егзотермне и ендотермичке реакције

У хемијском процесу, енталпија стварања може бити позитивна ΔХоф> 0 ако је реакција ендотермична, односно апсорбује топлоту из медијума или негативну ΔХоф <0 ако је реакција егзотермна са емисијом топлоте из система.

Егзотермна реакција

Реактанти имају већу енергију од производа.

ΔХ ° ф <0

Ендотермичка реакција

Реактанти имају нижу енергију од производа.

ΔХ ° ф> 0

Да бисте правилно написали хемијску једначину, она мора бити моларно избалансирана. Да би био у складу са "Законом о очувању материје", он мора садржавати и информације о физичком стању реактаната и производа, које је познато и као стање агрегације.

Такође се мора узети у обзир да чисте супстанце имају стандардну енталпију формације и нула у свом најстабилнијем облику.

У хемијском систему у којем постоје реактанти и производи, енталпија реакције једнака је енталпији формирања у стандардним условима.

ΔХ ° ркн = ΔХ ° ф

Узимајући у обзир горе наведено, морамо:

ΔХ ° ркн = ∑производи Х реареактивни производи Хреацтиве

С обзиром на следећу фиктивну реакцију

аА + бБ цЦ

Где су а, б, ц коефицијенти уравнотежене хемијске једначине.

Израз за енталпију реакције је:

ΔХ ° ркн = ц ΔХ ° ф Ц (а ΔХ ° ф А + б ΔХ ° ф Б)

Под претпоставком да је: а = 2 мола, б = 1 мол, и ц = 2 мола.

ΔХ ° ф (А) = 300 КЈ / мол, ΔХ ° ф (Б) = -100 КЈ / мол, ΔХ ° ф (Ц) = -30 КЈ. Израчунајте ΔХ ° ркн

ΔХ ° ркн = 2мол (-30КЈ / мол) - (2мол (300КЈ / мол + 1мол (-100КЈ / мол) = -60КЈ - (600КЈ - 100КЈ) = -560КЈ)

ΔХ ° ркн = -560КЈ.

Затим одговара егзотермној реакцији.

Енталпија вредности формирања неких неорганских и органских хемијских једињења при 25 ° Ц и 1 атм притиска

Вежбе за рачунање енталпије

Вежба 1

Пронађите енталпију реакције НО2 (г) према следећој реакцији:

2НО (г) + 0 (г) 2НО2 (г)

Користећи једнаџбу за енталпију реакције имамо:

ΔХ ° ркн = ∑производи Х реареактивни производи Хреацтиве

ΔХ ° ркн = 2мол (ΔХ ° ф НО2) - (2мол ΔХ ° ф НО + 1мол ΔХ ° ф О2)

У табели у претходном одељку можемо видети да је енталпија стварања за кисеоник 0 КЈ / мол, јер је кисеоник чисто једињење.

ΔХ ° ркн = 2мол (33,18КЈ / мол) - (2мол 90,25 КЈ / мол + 1мол 0)

ΔХ ° ркн = -114,14 КЈ

Други начин израчунавања енталпије реакције у хемијском систему је кроз ХЕСС ЗАКОН који је 1840. године предложио швајцарски хемичар Гермаин Хенри Хесс.

Закон каже: "Енергија која се апсорбује или емитује у хемијском процесу у коме се реактанти претварају у производе је иста без обзира да ли се одвија у једној фази или у више".

Вежба 2

Додавање водоника у ацетилен у формирање етана може се извршити у једном кораку:

Ц2Х2 (г) + 2Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ф = - 311,42 КЈ / мол

Или се такође може догодити у две фазе:

Ц2Х2 (г) + Х2 (г) Х2Ц = ЦХ2 (г) ΔХ ° ф = - 174,47 КЈ / мол

Х2Ц = ЦХ2 (г) + Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ф = - 136,95 КЈ / мол

Додајући обе једначине алгебарско имамо:

Ц2Х2 (г) + Х2 (г) Х2Ц = ЦХ2 (г) ΔХ ° ф = - 174,47 КЈ / мол

Х2Ц = ЦХ2 (г) + Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ф = - 136,95 КЈ / мол

Ц2Х2 (г) + 2Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ркн = 311,42 КЈ / мол

Вежба 3

(Преузето са куимитубе.цом. Вежба 26. Хесс-ова законска термодинамика)

Као што се може видети у изјави проблема, појављују се само неки бројчани подаци, али се хемијске реакције не појављују, па их је потребно уписати.

ЦХ3ЦХ2ОХ (л) + 302 (г) 2ЦО2 (г) +3 Х20 (л) ΔХ1 = -1380 КЈ / мол.

Вриједност негативне енталпије је написана јер проблем каже да постоји ослобађање енергије. Морамо такође узети у обзир да је у питању 10 грама етанола, па морамо израчунати енергију за сваки мол етанола. За то се ради следеће:

Тражи се моларна тежина етанола (збир атомске масе), вредности једнаке 46 г / мол.

ΔХ1 = -300 КЈ (46 г) етанол = - 1380 КЈ / мол

10 г етанола 1мол етанола

Исто је урађено и за сирћетну киселину:

ЦХ3ЦООХ (л) + 2О2 (г) 2ЦО2 (г) + 2 Х20 (л) ΔХ2 = -840 КЈ / мол

ΔХ2 = -140 КЈ (60 г сирћетне киселине) = - 840 КЈ / мол

10 г сирћетне киселине 1 мол сирћетне киселине.

У претходним реакцијама је описано сагоревање етанола и сирћетне киселине, па је потребно написати проблематичну формулу, а то је оксидација етанола у сирћетну киселину уз производњу воде.

Ово је реакција коју проблем тражи. Већ је уравнотежено.

ЦХ3ЦХ2ОХ (л) + О2 (г) ЦХ3ЦООХ (л) + Х20 (л) ΔХ3 =?

Хесс-ова примена закона

Да бисмо то учинили, помножимо термодинамичке једнаџбе нумеричким коефицијентима како бисмо их учинили алгебричним и да бисмо могли правилно да организујемо сваку једнаџбу. То се ради када један или више реактаната нису на одговарајућој страни једначине.

Прва једначина остаје иста јер је етанол на страни реактаната, што је назначено и проблемном једначином.

Друга једначина мора се помножити са коефицијентом -1 на начин да сирћетна киселина која је реактант може постати производ

ЦХ3ЦХ20Х (л) + 302 (г) 2ЦО2 (г) + 3Х20 (л) ΔХ1 = -1380 КЈ / мол.

- ЦХ3ЦООХ (л) - 2О2 (г) - 2ЦО2 (г) - 2Х20 (л) ΔХ2 = - (-840 КЈ / мол)

ЦХ3ЦХ3ОХ + 3О2 -2О2 - ЦХ3ЦООХ 2ЦО2 + 3Х2О -2ЦО2

-2Х2О

Они додају алгебарско и то је резултат: једначина која се тражи у проблему.

ЦХ3ЦХ3ОХ (л) + О2 (г) ЦХ3ЦООХ (л) + Х2О (л)

Одредите енталпију реакције.

На исти начин као што је свака реакција помножена са нумеричким коефицијентом, вредност енталпија се такође мора помножити

ΔХ3 = 1к ΔХ1 -1кΔХ2 = 1к (-1380) -1к (-840)

ΔХ3 = -1380 + 840 = - 540 КЈ / мол

ΔХ3 = - 540 КЈ / мол.

У претходној вежби етанол има две реакције, сагоревање и оксидацију.

У свакој реакцији сагоревања долази до стварања ЦО2 и Х2О, док у оксидацији примарног алкохола попут етанола долази до стварања сирћетне киселине

Референце

1. Цедрон, Јуан Царлос, Вицториа Ланда, Јуана Роблес (2011). Општа хемија. Наставни материјал. Лима: Папинско католичко универзитет у Перуу.
2. Хемија. Либретектс. Термохемија. Преузето са хем.либретектс.орг.
3. Левине, И. Физикохемија. вол.2.