παραλλαγή ενθαλπίας είναι ένα φυσικό μέγεθος που αντιπροσωπεύεται από τη συντομογραφία ΔΗ (το ελληνικό γράμμα Δ σημαίνει παραλλαγή και το γράμμα Η αντιπροσωπεύει ενθαλπία) που δείχνει την ποσότητα ενέργειας που απορροφάται ή εκλύεται από α χημική αντίδραση.
Ενδόθερμη αντίδραση: όταν απορροφάται ενέργεια.
Εξώθερμη αντίδραση: όταν απελευθερώνεται ενέργεια.
Έκφραση για τον υπολογισμό της μεταβολής της ενθαλπίας
Όπως με όλες τις παραλλαγές που δουλέψαμε στη Φυσική, η παραλλαγή της ενθαλπίας καθορίζεται από την αφαίρεση μεταξύ του τελικού αποτελέσματος και του αρχικού. Καθώς το τέλος μιας αντίδρασης αντιστοιχεί στα προϊόντα και η αρχή αντιστοιχεί στα αντιδρώντα, επομένως:
ΔH = Προϊόντα - Αντιδραστήρια
Καθώς κάθε χημική ουσία έχει μια συγκεκριμένη ποσότητα ενέργειας (ενθαλπία), για να υπολογιστεί η παραλλαγή ενθαλπίας, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η ποσότητα ενέργειας κάθε μέλους της αντίδρασης, ως εξής:
Αντιδραστήρια: εάν η αντίδραση έχει περισσότερα από ένα προϊόντα, πρέπει επίσης να προστεθούν οι ενθαλπίες τους.
Αν μια αντίδραση παρουσιάζει την ακόλουθη εξίσωση:
A + 2 B →
Η ενθαλπία των αντιδρώντων θα δοθεί προσθέτοντας την ενθαλπία του αντιδρώντος Α στο άθροισμα του διπλάσιου της ενθαλπίας του Β (αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχουν 2 γραμμομόρια Β στην εξίσωση).
Hr = HA + 2.HB
Προϊόντα: εάν η αντίδραση παρουσιάζει περισσότερα από ένα προϊόντα, οι ενθαλπίες τους πρέπει να προστεθούν μαζί.
Αν μια αντίδραση παρουσιάζει την ακόλουθη εξίσωση:
A + 2 B → C + 3D
Η ενθαλπία των αντιδρώντων θα δοθεί από το άθροισμα της ενθαλπίας του προϊόντος C με το άθροισμα της τριπλής ενθαλπίας του D (αυτό συμβαίνει επειδή υπάρχουν 3 γραμμομόρια D στην εξίσωση).
Hp = HC + 3.HD
Έτσι, η έκφραση για τον υπολογισμό του παραλλαγή ενθαλπίας δίνεται με την αφαίρεση μεταξύ της ενθαλπίας των προϊόντων και της ενθαλπίας των αντιδρώντων μιας χημικής αντίδρασης.
ΔH = Hp - Hr
Ερμηνεία του αποτελέσματος της μεταβολής της ενθαλπίας
Καθώς πρόκειται για αφαίρεση μεταξύ των ενθαλπιών των προϊόντων και των αντιδραστηρίων, το αποτέλεσμα της διακύμανσης της ενθαλπίας μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό.
Αρνητικός: όταν η ενθαλπία των αντιδρώντων είναι μεγαλύτερη από αυτή των προϊόντων.
Hr > Hp
Θετικός: όταν η ενθαλπία των προϊόντων είναι μεγαλύτερη από αυτή των αντιδρώντων.
Hp > Hr
Από το αποτέλεσμα της μεταβολής της ενθαλπίας, μπορούμε να ταξινομήσουμε την αντίδραση σε ενδόθερμη ή εξώθερμη, σύμφωνα με το ακόλουθο κριτήριο:
Ενδόθερμος: όταν το αποτέλεσμα είναι θετικό.
ΔH > 0
Εξώθερμη: όταν το αποτέλεσμα είναι αρνητικό.
ΔH < 0
Παραδείγματα για τον προσδιορισμό της μεταβολής της ενθαλπίας μιας χημικής αντίδρασης
1ο Παράδειγμα (UFF-RJ): Εξετάστε τις προεπιλεγμένες τιμές ενθαλπίας σχηματισμού (ΔHΟφά) σε KJ.mol-1 στους 25 °C, από τις ακόλουθες ουσίες:
CH4 (g) = -74,8
CHCl3(1) = - 134,5
HCl(σολ) = - 92,3
Για την ακόλουθη αντίδραση:
CH4 (g) + 3Cl2 (g) → CHCl3(1) + 3HCl(σολ)
Το ΔHΟφά θα είναι:
α) - 151,9 KJ.mol-1
β) 168,3 KJ.mol-1
γ) - 673,2 KJ.mol-1
δ) - 336,6 KJ.mol-1
ε) 841,5 KJ.mol-1
Για να προσδιορίσουμε τη μεταβολή της ενθαλπίας αυτής της αντίδρασης, πρέπει να εκτελέσουμε τα ακόλουθα βήματα:
1Ο Βήμα: Ελέγξτε εάν η εξίσωση είναι ισορροπημένη. Αν όχι, πρέπει να είναι ισορροπημένο.
Η εξίσωση που παρέχει η άσκηση είναι ισορροπημένη, άρα έχουμε 1 mole CH4 και 3 mol Cl2 στα αντιδραστήρια και 1 mol CHCl3 και 3 mol HCl στα προϊόντα.
2Ο Βήμα: Υπολογίστε την ποσότητα της ενθαλπίας των προϊόντων (Hp), πολλαπλασιάζοντας την ποσότητα σε mol με την ενθαλπία που παρέχεται και στη συνέχεια προσθέτοντας τα αποτελέσματα:
Hp = προϊόν CHCl3 + προϊόν HCl
Hp = 1.(-134,5) + 3.(-92,3)
Hp = -134,5 + (-276,9)
Hp = -134,5 - 276,9
Hp = - 411,4 KJ.mol-1
3Ο Βήμα: Υπολογίστε την ποσότητα της ενθαλπίας των αντιδρώντων (Hr), πολλαπλασιάζοντας την ποσότητα σε mol με την ενθαλπία που δίνεται και στη συνέχεια προσθέτοντας τα αποτελέσματα:
Σημείωση: Όπως το Cl2 είναι μια απλή ουσία, άρα η ενθαλπία της είναι 0.
Hr = αντιδραστήριο CH4 + Αντιδραστήριο Cl2
Ώρα = 1.(-74,8) + 3.(0)
Hr = -74,8 + 0
Hr = -74,8 KJ.mol-1
4Ο Βήμα: Υπολογίστε τη μεταβολή της ενθαλπίας, χρησιμοποιώντας τις τιμές που βρέθηκαν στα προηγούμενα βήματα στην ακόλουθη έκφραση:
HΟφά = Hp - Hr
HΟφά = - 411,4 - (-74,8)
HΟφά = -411,4 + 74,8
HΟφά = -336,6 KJ.mol-1
2ο Παράδειγμα (UEM-PR): Είναι δυνατή η παρασκευή αερίου οξυγόνου στο εργαστήριο θερμαίνοντας προσεκτικά το χλωρικό κάλιο, σύμφωνα με την αντίδραση:
2KClO3(ες) → 2KCl(μικρό) + 3Ο2 (g) ΔH= +812 KJ/mol
Υποθέτοντας ότι η ενθαλπία του KCl(μικρό) αξίζει +486 KJ/Mol και λαμβάνοντας υπόψη το σύστημα στους 25 °C και 1 atm, ποια είναι η προεπιλεγμένη τιμή ενθαλπίας του KClO3(ες) σε KJ/mol;
Για να προσδιορίσουμε την ενθαλπία ενός από τα συστατικά της εξίσωσης από τη γνώση της μεταβολής της ενθαλπίας, πρέπει να εκτελέσουμε τα ακόλουθα βήματα:
1Ο Βήμα: Ελέγξτε εάν η εξίσωση είναι ισορροπημένη. Αν όχι, πρέπει να είναι ισορροπημένο.
Η εξίσωση που παρέχει η άσκηση είναι ισορροπημένη, άρα έχουμε 2 mol KclO3 στο αντιδραστήριο, και 2 mol KCl και 3 mol O2 στα προϊόντα.
2Ο Βήμα: Υπολογίστε την ποσότητα της ενθαλπίας των προϊόντων (Hp), πολλαπλασιάζοντας την ποσότητα σε mol με την ενθαλπία που παρέχεται και στη συνέχεια προσθέτοντας τα αποτελέσματα:
Σημείωση: Όπως ο Ο2 είναι μια απλή ουσία, άρα η ενθαλπία της είναι 0.
Hp = προϊόν KCl+ προϊόν Ο2
Hp = 2.(+486) + 3.(0)
Hp = +972 + 0
Hp = 972 KJ.mol-1
3Ο Βήμα: Υπολογίστε την ενθαλπία του αντιδραστηρίου KClO3, χρησιμοποιώντας την παραλλαγή ενθαλπίας, που παρέχεται στη δήλωση, και τα προϊόντα ενθαλπίας που υπολογίστηκαν στο προηγούμενο βήμα, στην ακόλουθη έκφραση:
HΟφά = Hp - Hr
812= 972 - 2.(Ώρες)
2Hr = 972-812
2 ώρες = 160
Hr = 160
2
Hr = 80 KJ/mol
Πηγή: Σχολείο Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm
