Mi az entalpiavariáció?

entalpia variáció egy fizikai mennyiség, amelyet a ΔH rövidítés képvisel (a görög Δ betű változást jelent, a H betű pedig entalpia), amely az a. által elnyelt vagy felszabaduló energia mennyiségét jelzi kémiai reakció.

• Endoterm reakció: amikor az energia elnyelődik;

• Exoterm reakció: amikor energia szabadul fel.

Kifejezés az entalpiaváltozás kiszámítására

Mint minden fizikában feldolgozott variációnál, az entalpiaváltozást a végeredmény és a kezdeti eredmény közötti kivonásból határozzuk meg. Mivel a reakció vége a termékeknek, a kezdete pedig a reaktánsoknak felel meg, ezért:

ΔH = Termékek – Reagensek

Mivel minden kémiai anyagnak meghatározott mennyiségű energiája (entalpiája) van, ki kell számítani a entalpia változás, figyelembe kell venni a reakció egyes tagjainak energiamennyiségét, az alábbiak szerint:

• Reagensek: ha a reakciónak több terméke van, akkor ezek entalpiáját is hozzá kell adni;

Ha egy reakció a következő egyenletet mutatja be:

A + 2 B →

A reaktánsok entalpiáját úgy kapjuk meg, hogy az A reaktáns entalpiáját hozzáadjuk B entalpiájának kétszereséhez (ez azért van, mert az egyenletben 2 mol B van).

Hr = HA + 2.HB

• Termékek: ha a reakció egynél több terméket tartalmaz, akkor ezek entalpiáit össze kell adni;

Ha egy reakció a következő egyenletet mutatja be:

A + 2 B → C + 3D

A reaktánsok entalpiáját a C termék entalpiájának összege adja meg D hármas entalpiájának összegével (ez azért van, mert az egyenletben 3 mol D van).

Hp = HC + 3.HD

Így a kifejezés kiszámításához a entalpia variáció egy kémiai reakció termékeinek entalpiájának és a reaktánsok entalpiájának kivonásával adódik.

ΔH = Hp - Hr

Az entalpia változás eredményének értelmezése

Mivel ez a termékek és a reagensek entalpiája közötti kivonás, az entalpiaváltozás eredménye lehet pozitív vagy negatív.

• Negatív: amikor a reaktánsok entalpiája nagyobb, mint a termékeké.

Hr > Hp

• Pozitív: amikor a termékek entalpiája nagyobb, mint a reaktánsoké.

Hp > Hr

Az entalpiaváltozás eredményéből a reakciót osztályozhatjuk endoterm vagy exoterm, a következő kritérium szerint:

• Endoterm: amikor az eredmény pozitív.

ΔH > 0

• Hőtermelő: amikor az eredmény negatív.

ΔH < 0

Példák egy kémiai reakció entalpiaváltozásának meghatározására

1. példa (UFF-RJ): Vegye figyelembe a képződés alapértelmezett entalpiaértékeit (ΔH^O_f) a KJ.mol^-1 25 °C-on a következő anyagokból:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCI_{3. cikk (1)} = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

A következő reakcióhoz:

CH_4(g) + 3Cl_2(g) → CHCI_{3. cikk (1)} + 3HCl_(g)

A ΔH^O_f lesz:

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

A reakció entalpiaváltozásának meghatározásához a következő lépéseket kell végrehajtanunk:

• 1^O Lépés: Ellenőrizze, hogy az egyenlet kiegyensúlyozott-e. Ha nem, akkor egyensúlyban kell lennie.

A gyakorlat által szolgáltatott egyenlet kiegyensúlyozott, így van 1 mol CH-unk₄ és 3 mol Cl₂ a reagensekben, és 1 mol CHCI-t₃ és 3 mol HCl a termékekben.

• 2^O Lépés: Számítsa ki a termékek entalpiájának mennyiségét (Hp), a mol-ban kifejezett mennyiséget megszorozza a szolgáltatott entalpiával, majd összeadja az eredményeket:

Hp = CHCI termék₃ + HCl termék

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

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

Hp = -134,5-276,9

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

• 3^O Lépés: Számítsa ki a reaktánsok entalpiájának mennyiségét (Hr), a mol-ban kifejezett mennyiséget megszorozva a megadott entalpiával, majd összeadva az eredményeket:

Megjegyzés: Ahogy a Cl₂ egyszerű anyag, ezért entalpiája 0.

Hr = CH reagens₄ + Cl reagens₂

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

Hr = -74,8 + 0

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

• 4^O Lépés: Számítsa ki az entalpiaváltozást az előző lépésekben talált értékek felhasználásával a következő kifejezésben:

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. példa (UEM-PR): Laboratóriumban oxigéngázt lehet előállítani kálium-klorát óvatos melegítésével, a reakció szerint:

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

Feltéve, hogy a KCl entalpiája_(s) értéke +486 KJ/Mol, és ha a rendszert 25 °C-on és 1 atm-on figyelembe véve, mi a KClO alapértelmezett entalpiaértéke_3(s) KJ/mol-ban?

Az egyenlet egyik összetevőjének entalpiájának meghatározásához az entalpiaváltozás ismeretében a következő lépéseket kell végrehajtanunk:

• 1^O Lépés: Ellenőrizze, hogy az egyenlet kiegyensúlyozott-e. Ha nem, akkor egyensúlyban kell lennie.

A gyakorlat által szolgáltatott egyenlet kiegyensúlyozott, így 2 mol KclO-val rendelkezünk₃ a reagensben, és 2 mol KCl-t és 3 mol O-t₂ a termékeken.

• 2^O Lépés: Számítsa ki a termékek entalpiájának mennyiségét (Hp), a mol-ban kifejezett mennyiséget megszorozza a szolgáltatott entalpiával, majd összeadja az eredményeket:

Megjegyzés: Ahogy az O₂ egyszerű anyag, ezért entalpiája 0.

Hp = KCl+ termék O₂

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

LE = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Lépés: Számítsa ki a KClO reagens entalpiáját₃, a kimutatásban megadott entalpiavariáció és az előző lépésben számított entalpia szorzatok felhasználásával a következő kifejezésben:

H^O_f = Hp - Hr

812 = 972 - 2.(Ó)

2 óra = 972-812

2 óra = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

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