Mis on entalpia variatsioon?

entalpia variatsioon on füüsikaline suurus, mida tähistab lühend ΔH (kreeka täht Δ tähendab variatsiooni ja täht H tähistab entalpia), mis näitab a neeldunud või vabanenud energia hulka keemiline reaktsioon.

• Endotermiline reaktsioon: kui energia neeldub;

• Eksotermiline reaktsioon: energia vabanemisel.

Avaldis entalpia muutuse arvutamiseks

Nagu kõigi füüsikas töötatud variatsioonide puhul, määratakse entalpia variatsioon lõpptulemuse ja esialgse tulemuse vahelisest lahutamisest. Kuna reaktsiooni lõpp vastab saadustele ja algus reagentidele, siis:

ΔH = Tooted – Reaktiivid

Kuna igal keemilisel ainel on konkreetne kogus energiat (entalpia), tuleb arvutada entalpia variatsioon, on vaja arvestada iga reaktsiooniliikme energiahulka järgmiselt:

• Reaktiivid: kui reaktsioonis on rohkem kui üks saadus, tuleb lisada ka nende entalpiad;

Kui reaktsioon esitab järgmise võrrandi:

A + 2 B →

Reaktiivide entalpia saadakse, lisades reagendi A entalpia kahekordse B entalpia summale (seda seetõttu, et võrrandis on 2 mooli B-d).

Hr = HA + 2.HB

• Tooted: kui reaktsioonis tekib rohkem kui üks saadus, tuleb nende entalpiad liita;

Kui reaktsioon esitab järgmise võrrandi:

A + 2 B → C + 3D

Reaktiivide entalpia saadakse korrutise C entalpia ja D kolmekordse entalpia summana (see on tingitud sellest, et võrrandis on 3 mooli D).

Hp = HC + 3.HD

Seega avaldis arvutada entalpia variatsioon saadakse keemilise reaktsiooni produktide entalpia ja reaktiivide entalpia lahutamisel.

ΔH = Hp - Hr

Entalpia variatsiooni tulemuse tõlgendamine

Kuna tegemist on produktide ja reaktiivide entalpiate lahutamisega, võib entalpia variatsiooni tulemus olla positiivne või negatiivne.

• Negatiivne: kui reaktiivide entalpia on suurem kui saaduste entalpia.

Hr > Hp

• Positiivne: kui produktide entalpia on suurem kui reageerivate ainete entalpia.

Hp > Hr

Entalpia variatsiooni tulemuse põhjal saame reaktsiooni klassifitseerida endotermiline või eksotermiline, vastavalt järgmisele kriteeriumile:

• Endotermiline: kui tulemus on positiivne.

ΔH > 0

• Eksotermiline: kui tulemus on negatiivne.

ΔH < 0

Näited keemilise reaktsiooni entalpiamuutuse määramise kohta

1. näide (UFF-RJ): Võtke arvesse moodustumise entalpia vaikeväärtusi (ΔH^O_f) KJ.mol^-1 25 °C juures järgmistest ainetest:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCl₃₍₁₎ = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

Järgmise reaktsiooni jaoks:

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

ΔH^O_f saab olema:

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

Selle reaktsiooni entalpia variatsiooni määramiseks peame tegema järgmised sammud:

• 1^O Samm: Kontrollige, kas võrrand on tasakaalus. Kui ei, siis peab see olema tasakaalus.

Harjutuse võrrand on tasakaalus, seega on meil 1 mool CH-d₄ ja 3 mol Cl₂ reagentides ja 1 mol CHCl₃ ja 3 mol HCl toodetes.

• 2^O Samm: Arvutage toodete entalpia kogus (Hp), korrutades koguse molides tarnitud entalpiaga ja seejärel liites tulemused:

Hp = CHCI produkt₃ + HCl toode

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

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

Hp = -134,5 - 276,9

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

• 3^O Samm: Arvutage reagentide entalpia kogus (Hr), korrutades selle koguse molides antud entalpiaga ja lisades saadud tulemused:

Märkus. Nagu Cl₂ see on lihtne aine, seega on selle entalpia 0.

Hr = CH reaktiiv₄ + Cl reaktiiv₂

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

Hr = -74,8 + 0

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

• 4^O Samm: Arvutage entalpia muutus, kasutades eelmistes etappides leitud väärtusi järgmises avaldises:

H^O_f = Hp - Hr

H^O_f = - 411,4 - (-74,8)

H^O_f = -411,4 + 74,8

H^O_f = -336,6 KJ.mol^-1

2. näide (UEM-PR): Laboris on võimalik valmistada gaasi hapnikku kaaliumkloraati ettevaatlikult kuumutades vastavalt reaktsioonile:

2KClO_3(s) → 2KCl_(s) + 3O_2(g) ΔH= +812 KJ/mol

Eeldusel, et KCl entalpia_(s) on väärt +486 KJ/Mol ja arvestades süsteemi 25 °C ja 1 atm juures, mis on KClO vaikeentalpia väärtus_3(s) KJ/mol?

Võrrandi ühe komponendi entalpia määramiseks entalpia variatsiooni teadmiste põhjal peame tegema järgmised sammud:

• 1^O Samm: Kontrollige, kas võrrand on tasakaalus. Kui ei, siis peab see olema tasakaalus.

Harjutuse võrrand on tasakaalus, seega on meil 2 mol KclO₃ reagendis ja 2 mol KCl ja 3 mol O₂ toodete peal.

• 2^O Samm: Arvutage toodete entalpia kogus (Hp), korrutades koguse molides tarnitud entalpiaga ja seejärel liites tulemused:

Märkus: nagu O₂ see on lihtne aine, seega on selle entalpia 0.

Hp = toode KCl+ toode O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Samm: Arvutage KClO reaktiivi entalpia₃, kasutades avalduses esitatud entalpia variatsiooni ja eelmises etapis arvutatud entalpia korrutisi järgmises avaldises:

H^O_f = Hp - Hr

812 = 972 - 2. (H)

2H = 972-812

2 tundi = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm