Какво представлява вариацията на енталпията?

вариация на енталпията е физическа величина, представена със съкращението ΔH (гръцката буква Δ означава вариация, а буквата H представлява енталпия), което показва количеството енергия, абсорбирана или освободена от a химическа реакция.

• Ендотермична реакция: когато енергията се абсорбира;

• Екзотермична реакция: когато се освобождава енергия.

Израз за изчисляване на промяната на енталпията

Както при всички вариации, върху които се работи във физиката, вариацията на енталпията се определя от изваждането между крайния резултат и първоначалния. Тъй като краят на реакцията съответства на продуктите, а началото съответства на реагентите, следователно:

ΔH = Продукти - Реагенти

Тъй като всяко химическо вещество има определено количество енергия (енталпия), за да се изчисли вариация на енталпията, необходимо е да се вземе предвид количеството енергия на всеки член на реакцията, както следва:

• Реагенти: ако реакцията има повече от един продукт, трябва да се добавят и техните енталпии;

Ако реакцията представя следното уравнение:

A + 2 B →

Енталпията на реагентите ще бъде дадена чрез добавяне на енталпията на реагента А към сумата от удвоената енталпия на В (това е така, защото в уравнението има 2 мола от В).

Hr = HA + 2.HB

• продукти: ако реакцията съдържа повече от един продукт, техните енталпии трябва да се съберат;

Ако реакцията представя следното уравнение:

A + 2 B → C + 3D

Енталпията на реагентите ще бъде дадена от сумата на енталпията на продукта C със сумата от тройната енталпия на D (това е така, защото в уравнението има 3 мола D).

Hp = HC + 3.HD

По този начин изразът за изчисляване на вариация на енталпията се дава чрез изваждане между енталпията на продуктите и енталпията на реагентите на химическа реакция.

ΔH = Hp - Hr

Интерпретиране на резултата от изменение на енталпията

Тъй като това е изваждане между енталпията на продуктите и реагентите, резултатът от вариацията на енталпията може да бъде положителен или отрицателен.

• Отрицателно: когато енталпията на реагентите е по-голяма от тази на продуктите.

Hr > Hp

• Положителен: когато енталпията на продуктите е по-голяма от тази на реагентите.

Hp > Hr

От резултата от изменението на енталпията можем да класифицираме реакцията в ендотермични или екзотермични, по следния критерий:

• Ендотермичен: когато резултатът е положителен.

ΔH > 0

• Екзотермичен: когато резултатът е отрицателен.

ΔH < 0

Примери за това как да се определи промяната на енталпията на химична реакция

1-ви пример (UFF-RJ): Помислете за стойностите на енталпията по подразбиране на образуване (ΔH^О_е) в KJ.mol^-1 при 25 °C, от следните вещества:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCl₃₍₁₎ = - 134,5

• HCl_(ж) = - 92,3

За следната реакция:

CH_4(g) + 3Cl_2(g) → CHCl₃₍₁₎ + 3HCl_(ж)

ΔH^О_е ще бъде:

а) - 151,9 KJ.mol^-1

б) 168,3 KJ.mol^-1

в) - 673,2 KJ.mol^-1

г) - 336,6 KJ.mol^-1

д) 841,5 KJ.mol^-1

За да определим вариацията на енталпията на тази реакция, трябва да изпълним следните стъпки:

• 1^О Стъпка: Проверете дали уравнението е балансирано. Ако не, то трябва да бъде балансирано.

Уравнението, предоставено от упражнението, е балансирано, така че имаме 1 мол CH₄ и 3 mol Cl₂ в реагентите и 1 mol CHCl₃ и 3 mol HCl в продуктите.

• 2^О Стъпка: Изчислете количеството енталпия на продуктите (Hp), като умножите количеството в mol по предоставената енталпия и след това добавите резултатите:

Hp = CHCI продукт₃ + HCl продукт

Hp = 1.(-134.5) + 3.(-92.3)

Hp = -134,5 + (-276,9)

Hp = -134,5 - 276,9

Hp = - 411,4 KJ.mol^-1

• 3^О Стъпка: Изчислете количеството енталпия на реагентите (Hr), като умножите количеството в mol по дадената енталпия и след това добавите резултатите:

Забележка: Тъй като Cl₂ това е просто вещество, така че неговата енталпия е 0.

Hr = CH реагент₄ + Cl реагент₂

Hr = 1.(-74.8) + 3.(0)

Hr = -74,8 + 0

Hr = -74,8 KJ.mol^-1

• 4^О Стъпка: Изчислете промяната на енталпията, като използвате стойностите, намерени в предишните стъпки в следния израз:

Х^О_е = Hp - Hr

Х^О_е = - 411,4 - (-74,8)

Х^О_е = -411,4 + 74,8

Х^О_е = -336,6 KJ.mol^-1

2-ри пример (UEM-PR): Възможно е да се приготви кислороден газ в лабораторията чрез внимателно нагряване на калиев хлорат, според реакцията:

2KClO_3(и) → 2KCl_(с) + 30_2(g) ΔH= +812 KJ/mol

Ако приемем, че енталпията на KCl_(с) е на стойност +486 KJ/Mol и като се има предвид системата при 25 °C и 1 atm, каква е стойността на енталпията по подразбиране на KClO_3(и) в KJ/mol?

За да определим енталпията на един от компонентите на уравнението от познаването на вариацията на енталпията, трябва да изпълним следните стъпки:

• 1^О Стъпка: Проверете дали уравнението е балансирано. Ако не, то трябва да бъде балансирано.

Уравнението, предоставено от упражнението, е балансирано, така че имаме 2 mol KclO₃ в реагента и 2 mol KCl и 3 mol O₂ върху продуктите.

• 2^О Стъпка: Изчислете количеството енталпия на продуктите (Hp), като умножите количеството в mol по предоставената енталпия и след това добавите резултатите:

Забележка: Както O₂ това е просто вещество, така че неговата енталпия е 0.

Hp = продукт KCl+ продукт O₂

Hp = 2.(+486) + 3.(0)

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^О Стъпка: Изчислете енталпията на реактива KClO₃, използвайки вариацията на енталпията, предоставена в изявлението, и енталпията на продуктите, изчислена в предишната стъпка, в следния израз:

Х^О_е = Hp - Hr

812= 972 - 2.(Ч)

2Hr = 972-812

2 часа = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm