Mikä on entalpiavaihtelu?

entalpian vaihtelu on fyysinen suure, jota edustaa lyhenne ΔH (kreikkalainen kirjain Δ tarkoittaa vaihtelua ja kirjain H edustaa entalpia), joka ilmaisee a: n absorboiman tai vapauttaman energian määrän kemiallinen reaktio.

• Endoterminen reaktio: kun energia imeytyy;

• Eksoterminen reaktio: kun energiaa vapautuu.

Lauseke entalpian muutoksen laskemiseksi

Kuten kaikki fysiikassa käsitellyt muunnelmat, entalpiavaihtelu määräytyy lopputuloksen ja alkutuloksen välisestä vähennyksestä. Koska reaktion loppu vastaa tuotteita ja alku vastaa lähtöaineita, siksi:

ΔH = Tuotteet - Reagenssit

Koska jokaisella kemiallisella aineella on tietty määrä energiaa (entalpia), lasketaan entalpian vaihtelu, on tarpeen ottaa huomioon kunkin reaktion jäsenen energiamäärä seuraavasti:

• Reagenssit: jos reaktiossa on useampi kuin yksi tuote, myös niiden entalpiat on lisättävä;

Jos reaktio esittää seuraavan yhtälön:

A + 2 B →

Reagenssien entalpia saadaan lisäämällä reagoivan aineen A entalpia summaan, joka on kaksinkertainen B: n entalpian summaan (tämä johtuu siitä, että yhtälössä on 2 moolia B: tä).

Hr = HA + 2.HB

• Tuotteet: jos reaktiossa on useampi kuin yksi tuote, niiden entalpiat on laskettava yhteen;

Jos reaktio esittää seuraavan yhtälön:

A + 2 B → C + 3D

Reagenssien entalpia saadaan tuotteen C entalpian summana D: n kolminkertaisen entalpian summana (tämä johtuu siitä, että yhtälössä on 3 moolia D: tä).

Hp = HC + 3.HD

Näin ollen lauseke laskea entalpian vaihtelu saadaan vähentämällä kemiallisen reaktion tuotteiden entalpian ja reagoivien aineiden entalpian välillä.

ΔH = Hp - Hr

Entalpiavaihtelun tuloksen tulkitseminen

Koska se on tuotteiden ja reagenssien entalpioiden vähennys, entalpiavaihtelun tulos voi olla positiivinen tai negatiivinen.

• Negatiivinen: kun lähtöaineiden entalpia on suurempi kuin tuotteiden entalpia.

Hr > Hp

• Positiivinen: kun tuotteiden entalpia on suurempi kuin reagoivien aineiden entalpia.

Hp > Hr

Entalpiavaihtelun tuloksesta voimme luokitella reaktion endoterminen tai eksoterminen, seuraavan kriteerin mukaan:

• Endoterminen: kun tulos on positiivinen.

ΔH > 0

• Eksoterminen: kun tulos on negatiivinen.

ΔH < 0

Esimerkkejä kemiallisen reaktion entalpian muutoksen määrittämisestä

Ensimmäinen esimerkki (UFF-RJ): Harkitse muodostumisen oletusentalpiaarvoja (ΔH^O_f) KJ.mol^-1 25 °C: ssa seuraavista aineista:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCl₃₍₁₎ = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

Seuraavaan reaktioon:

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

ΔH^O_f se tulee olemaan:

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

Tämän reaktion entalpiavaihtelun määrittämiseksi meidän on suoritettava seuraavat vaiheet:

• 1^O Vaihe: Tarkista, onko yhtälö tasapainossa. Jos ei, sen on oltava tasapainossa.

Harjoituksen antama yhtälö on tasapainoinen, joten meillä on 1 mooli CH₄ ja 3 mol Cl₂ reagensseissa ja 1 mol CHCl: a₃ ja 3 mol HCl: a tuotteissa.

• 2^O Vaihe: Laske tuotteiden entalpian määrä (Hp) kertomalla määrä moleina toimitetulla entalpialla ja laskemalla tulokset yhteen:

Hp = CHCl-tuote₃ + HCl tuote

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 Vaihe: Laske reagoivien aineiden entalpian määrä (Hr) kertomalla määrä moleina annetulla entalpialla ja lisäämällä tulokset:

Huomautus: Kuten Cl₂ se on yksinkertainen aine, joten sen entalpia on 0.

Hr = CH-reagenssi₄ + Cl-reagenssi₂

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

Hr = -74,8 + 0

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

• 4^O Vaihe: Laske entalpian muutos käyttämällä edellisissä vaiheissa löydettyjä arvoja seuraavassa lausekkeessa:

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. esimerkki (UEM-PR): Happikaasua on mahdollista valmistaa laboratoriossa kuumentamalla varovasti kaliumkloraattia reaktion mukaan:

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

Olettaen, että KCl: n entalpia_(s) arvo on +486 KJ/Mol ja kun otetaan huomioon järjestelmä lämpötilassa 25 °C ja 1 atm, mikä on KClO: n oletusentalpiaarvo_3(s) KJ/molissa?

Määrittääksemme yhden yhtälön komponentin entalpian entalpiavaihtelun tiedosta meidän on suoritettava seuraavat vaiheet:

• 1^O Vaihe: Tarkista, onko yhtälö tasapainossa. Jos ei, sen on oltava tasapainossa.

Harjoituksen antama yhtälö on tasapainoinen, joten meillä on 2 mol KclO: ta₃ reagenssissa ja 2 mol KCl: a ja 3 mol O₂ tuotteissa.

• 2^O Vaihe: Laske tuotteiden entalpian määrä (Hp) kertomalla määrä moleina toimitetulla entalpialla ja laskemalla tulokset yhteen:

Huomautus: Kuten O₂ se on yksinkertainen aine, joten sen entalpia on 0.

Hp = tuote KCl+ tuote O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Vaihe: Laske KClO-reagenssin entalpia₃, käyttämällä lausunnossa annettua entalpiavaihtelua ja edellisessä vaiheessa laskettua entalpiaa seuraavassa lausekkeessa:

H^O_f = Hp - Hr

812 = 972 - 2.(T)

2H = 972-812

2h = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm