Što je varijacija entalpije?

varijacija entalpije je fizička veličina predstavljena skraćenicom ΔH (grčko slovo Δ znači varijacija, a slovo H predstavlja entalpija) što označava količinu energije koju apsorbira ili oslobađa a kemijska reakcija.

• Endotermna reakcija: kada se energija apsorbira;

• Egzotermna reakcija: kada se energija oslobađa.

Izraz za izračunavanje promjene entalpije

Kao i kod svih varijacija na kojima se radi u fizici, varijacija entalpije se određuje oduzimanjem između konačnog i početnog rezultata. Kako kraj reakcije odgovara produktima, a početak reaktantima, dakle:

ΔH = Proizvodi - Reagensi

Kako svaka kemijska tvar ima određenu količinu energije (entalpiju), za izračunavanje varijacija entalpije, potrebno je uzeti u obzir količinu energije svakog člana reakcije, kako slijedi:

• Reagensi: ako reakcija ima više od jednog produkta, moraju se dodati i njihove entalpije;

Ako reakcija predstavlja sljedeću jednadžbu:

A + 2 B →

Entalpija reaktanata bit će dana dodavanjem entalpije reaktanata A zbroju dvostruke entalpije B (to je zato što u jednadžbi ima 2 mola B).

Hr = HA + 2.HB

• Proizvodi: ako reakcija predstavlja više od jednog proizvoda, njihove se entalpije moraju zbrojiti;

Ako reakcija predstavlja sljedeću jednadžbu:

A + 2 B → C + 3D

Entalpija reaktanata bit će dana zbrojem entalpije proizvoda C sa zbrojem trostruke entalpije D (to je zato što u jednadžbi ima 3 mola D).

Hp = HC + 3.HD

Dakle, izraz za izračunavanje varijacija entalpije daje se oduzimanjem između entalpije proizvoda i entalpije reaktanata kemijske reakcije.

ΔH = Hp - Hr

Tumačenje rezultata varijacije entalpije

Budući da je to oduzimanje između entalpija proizvoda i reagensa, rezultat varijacije entalpije može biti pozitivan ili negativan.

• Negativan: kada je entalpija reaktanata veća od entalpije proizvoda.

Hr > Hp

• Pozitivan: kada je entalpija produkata veća od entalpije reaktanata.

Hp > Hr

Iz rezultata varijacije entalpije možemo razvrstati reakciju na endotermne ili egzotermne, prema sljedećem kriteriju:

• Endotermički: kada je rezultat pozitivan.

ΔH > 0

• egzotermno: kada je rezultat negativan.

ΔH < 0

Primjeri kako odrediti promjenu entalpije kemijske reakcije

1. primjer (UFF-RJ): Uzmite u obzir zadane vrijednosti entalpije formiranja (ΔH^O_f) u KJ.mol^-1 na 25 °C, od sljedećih tvari:

• CH_{4 (g)} = -74,8

• CHCl_{3 (1)} = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

Za sljedeću reakciju:

CH_{4 (g)} + 3Cl_{2 (g)} → CHCl_{3 (1)} + 3HCl_(g)

ΔH^O_f biti će:

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

Da bismo odredili varijaciju entalpije ove reakcije, moramo izvršiti sljedeće korake:

• 1^O Korak: Provjerite je li jednadžba uravnotežena. Ako nije, mora biti uravnotežen.

Jednadžba koju daje vježba je uravnotežena, tako da imamo 1 mol CH₄ i 3 mola Cl₂ u reagensima i 1 mol CHCl₃ i 3 mola HCl u produktima.

• 2^O Korak: Izračunajte količinu entalpije proizvoda (Hp), pomnožite količinu u molima s dostavljenom entalpijom i zatim zbrojite rezultate:

Hp = CHCl 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^O Korak: Izračunajte količinu entalpije reaktanata (Hr), pomnožite količinu u molima danom entalpijom i zatim zbrojite rezultate:

Napomena: Kao što je Cl₂ to je jednostavna tvar, pa mu je entalpija 0.

Hr = CH reagens₄ + Cl reagens₂

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

Hr = -74,8 + 0

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

• 4^O Korak: Izračunajte promjenu entalpije, koristeći vrijednosti pronađene u prethodnim koracima u sljedećem izrazu:

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. primjer (UEM-PR): Plinoviti kisik moguće je pripremiti u laboratoriju pažljivim zagrijavanjem kalijevog klorata, prema reakciji:

2KClO_{3 (s)} → 2KCl_(s) + 30_{2 (g)} ΔH= +812 KJ/mol

Uz pretpostavku da je entalpija KCl_(s) vrijedi +486 KJ/Mol i s obzirom na sustav na 25 °C i 1 atm, kolika je zadana vrijednost entalpije KClO_{3 (s)} u KJ/mol?

Da bismo iz poznavanja varijacije entalpije odredili entalpiju jedne od komponenti jednadžbe, moramo izvesti sljedeće korake:

• 1^O Korak: Provjerite je li jednadžba uravnotežena. Ako nije, mora biti uravnotežen.

Jednadžba koju daje vježba je uravnotežena, tako da imamo 2 mola KclO₃ u reagensu i 2 mola KCl i 3 mola O₂ na proizvodima.

• 2^O Korak: Izračunajte količinu entalpije proizvoda (Hp), pomnožite količinu u molima s dostavljenom entalpijom i zatim zbrojite rezultate:

Napomena: Kao što je O₂ to je jednostavna tvar, pa mu je entalpija 0.

Hp = produkt KCl+ proizvod O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Korak: Izračunajte entalpiju reagensa KClO₃, koristeći varijaciju entalpije, danu u izjavi, i entalpiju proizvoda izračunatu u prethodnom koraku, u sljedećem izrazu:

H^O_f = HP - Hr

812= 972 - 2. (sat)

2 h = 972-812

2 h = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

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