Co je variace entalpie?

variace entalpie je fyzikální veličina reprezentovaná zkratkou ΔH (řecké písmeno Δ znamená variaci a písmeno H představuje entalpie), která udává množství energie absorbované nebo uvolněné a chemická reakce.

• Endotermická reakce: když je energie absorbována;

• Exotermická reakce: při uvolnění energie.

Výraz pro výpočet změny entalpie

Stejně jako u všech variací, na kterých se pracuje ve fyzice, je variace entalpie určena odečtením mezi konečným výsledkem a počátečním. Protože konec reakce odpovídá produktům a začátek odpovídá reaktantům, proto:

ΔH = Produkty - Reagencie

Protože každá chemická látka má určité množství energie (entalpie), pro výpočet variace entalpie, je nutné vzít v úvahu množství energie každého člena reakce takto:

• Reagencie: má-li reakce více než jeden produkt, musí se přičíst i jejich entalpie;

Pokud reakce představuje následující rovnici:

A + 2 B →

Entalpie reaktantů bude dána přičtením entalpie reaktantu A k součtu dvojnásobku entalpie B (to proto, že v rovnici jsou 2 moly B).

Hr = HA + 2,HB

• produkty: jestliže reakce představuje více než jeden produkt, jejich entalpie se musí sečíst;

Pokud reakce představuje následující rovnici:

A + 2 B → C + 3D

Entalpie reaktantů bude dána součtem entalpie produktu C se součtem trojné entalpie D (v rovnici jsou totiž 3 moly D).

Hp = HC + 3.HD

Tedy výraz pro výpočet variace entalpie je dán odečtením mezi entalpií produktů a entalpií reaktantů chemické reakce.

ΔH = Hp - Hr

Interpretace výsledku variace entalpie

Protože se jedná o odečítání mezi entalpiemi produktů a činidel, výsledek změny entalpie může být kladný nebo záporný.

• Záporný: když je entalpie reaktantů větší než entalpie produktů.

Hr > Hp

• Pozitivní: když entalpie produktů je větší než entalpie reaktantů.

Hp > Hr

Z výsledku variace entalpie můžeme reakci zařadit do endotermické nebo exotermické, podle následujícího kritéria:

• Endotermní: když je výsledek pozitivní.

ΔH > 0

• Exotermní: když je výsledek negativní.

ΔH < 0

Příklady stanovení změny entalpie chemické reakce

1. příklad (UFF-RJ): Zvažte výchozí hodnoty entalpie tvorby (ΔH^Ó_F) v KJ.mol^-1 při 25 °C z těchto látek:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCI₃₍₁₎ = - 134,5

• HCl_(G) = - 92,3

Pro následující reakci:

CH_4(g) + 3Cl_2(g) → CHCI₃₍₁₎ + 3 HCl_(G)

ΔH^Ó_F bude to:

a) - 151,9 KJ.mol^-1

b) 168,3 KJ.mol^-1

c) - 673,2 KJ.mol^-1

d) - 336,6 KJ.mol^-1

e) 841,5 KJ.mol^-1

Abychom určili variaci entalpie této reakce, musíme provést následující kroky:

• 1^Ó Krok: Zkontrolujte, zda je rovnice vyvážená. Pokud ne, musí být vyvážený.

Rovnice poskytnutá cvičením je vyvážená, takže máme 1 mol CH₄ a 3 mol Cl₂ v činidlech a 1 mol CHCI₃ a 3 mol HC1 v produktech.

• 2^Ó Krok: Vypočítejte množství entalpie produktů (Hp), vynásobte množství v molech dodanou entalpií a poté přidejte výsledky:

Hp = CHCI produkt₃ + HCl produkt

Hp = 1,(-134,5) + 3,(-92,3)

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

Hp = -134,5 - 276,9

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

• 3^Ó Krok: Vypočítejte množství entalpie reaktantů (Hr), vynásobte množství v molech danou entalpií a poté přidejte výsledky:

Poznámka: Vzhledem k tomu, že Cl₂ je to jednoduchá látka, takže její entalpie je 0.

Hr = CH činidlo₄ + Cl činidlo₂

h = 1,(-74,8) + 3,(0)

Hod = -74,8 + 0

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

• 4^Ó Krok: Vypočítejte změnu entalpie pomocí hodnot nalezených v předchozích krocích v následujícím výrazu:

H^Ó_F = Hp - Hr

H^Ó_F = - 411,4 - (-74,8)

H^Ó_F = -411,4 + 74,8

H^Ó_F = -336,6 KJ.mol^-1

2. příklad (UEM-PR): Plynný kyslík je možné připravit v laboratoři opatrným zahříváním chlorečnanu draselného podle reakce:

2KClO_3(y) → 2KCl_(s) + 30_2(g) AH= +812 KJ/mol

Za předpokladu, že entalpie KCl_(s) má hodnotu +486 KJ/mol a vzhledem k systému při 25 °C a 1 atm, jaká je výchozí hodnota entalpie KClO_3(y) v KJ/mol?

Abychom ze znalosti variace entalpie určili entalpii jedné ze složek rovnice, musíme provést následující kroky:

• 1^Ó Krok: Zkontrolujte, zda je rovnice vyvážená. Pokud ne, musí být vyvážený.

Rovnice poskytnutá cvičením je vyvážená, takže máme 2 mol KclO₃ v činidle a 2 mol KCl a 3 mol O₂ na produktech.

• 2^Ó Krok: Vypočítejte množství entalpie produktů (Hp), vynásobte množství v molech dodanou entalpií a poté přidejte výsledky:

Poznámka: Jak O₂ je to jednoduchá látka, takže její entalpie je 0.

Hp = produkt KCl+ produkt O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^Ó Krok: Vypočítejte entalpii činidla KClO₃pomocí variace entalpie uvedené ve výpisu a součinové entalpie vypočítané v předchozím kroku v následujícím výrazu:

H^Ó_F = Hp - Hr

812 = 972 - 2. (h)

2H = 972-812

2 hodiny = 160

Hr = 160
2

H = 80 KJ/mol

Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm