וריאציה של אנתלפיה היא גודל פיזיקלי המיוצג על ידי הקיצור ΔH (האות היוונית Δ פירושה וריאציה והאות H מייצגת אנטלפיה) המציין את כמות האנרגיה שנספגת או משתחררת על ידי א תגובה כימית.
תגובה אנדותרמית: כאשר אנרגיה נספגת;
תגובה אקסותרמית: כאשר משתחררת אנרגיה.
ביטוי לחישוב שינוי האנטלפיה
כמו בכל הווריאציות שעליהן עובדים בפיזיקה, וריאציה האנטלפיה נקבעת מהחיסור בין התוצאה הסופית לזו הראשונית. מכיוון שסוף תגובה מתאים לתוצרים וההתחלה מתאימה למגיבים, לכן:
ΔH = מוצרים - ריאגנטים
מכיוון שלכל חומר כימי יש כמות מסוימת של אנרגיה (אנטלפיה), כדי לחשב את וריאציה של אנטלפיה, יש צורך לקחת בחשבון את כמות האנרגיה של כל חבר בתגובה, כדלקמן:
ריאגנטים: אם לתגובה יש יותר ממוצר אחד, יש להוסיף גם את האנטלפיות שלהם;
אם תגובה מציגה את המשוואה הבאה:
A + 2 B →
האנטלפיה של המגיבים תינתן על ידי הוספת האנטלפיה של מגיב A לסכום של פי שניים מהאנטלפיה של B (הסיבה לכך היא שיש 2 מולים של B במשוואה).
Hr = HA + 2.HB
מוצרים: אם התגובה מציגה יותר ממוצר אחד, יש להוסיף את האנטלפיות שלהם;
אם תגובה מציגה את המשוואה הבאה:
A + 2 B → C + 3D
האנטלפיה של המגיבים תינתן על ידי סכום האנטלפיה של התוצר C עם סכום האנטלפיה המשולשת של D (זאת בגלל שיש 3 מולים של D במשוואה).
Hp = HC + 3.HD
לפיכך, הביטוי לחישוב וריאציה של אנתלפיה ניתן על ידי חיסור בין האנטלפיה של התוצרים לאנתלפיה של המגיבים של תגובה כימית.
ΔH = Hp - Hr
פירוש התוצאה של וריאציה באנטלפיה
מכיוון שמדובר בחיסור בין האנטלפיות של מוצרים וריאגנטים, התוצאה של וריאציה באנטלפיה יכולה להיות חיובית או שלילית.
שלילי: כאשר האנטלפיה של המגיבים גדולה מזו של התוצרים.
Hr > Hp
חִיוּבִי: כאשר האנטלפיה של התוצרים גדולה מזו של המגיבים.
Hp > Hr
מהתוצאה של וריאציה האנתלפיה, נוכל לסווג את התגובה ל אנדותרמי או אקסותרמי, על פי הקריטריון הבא:
אנדותרמי: כאשר התוצאה חיובית.
ΔH > 0
אקסותרמי: כאשר התוצאה שלילית.
ΔH < 0
דוגמאות לקביעת שינוי האנתלפיה של תגובה כימית
דוגמה ראשונה (UFF-RJ): שקול את ערכי ברירת המחדל של האנטלפיה של היווצרות (ΔHOו) ב-KJ.mol-1 ב-25 מעלות צלזיוס, מהחומרים הבאים:
CH4(g) = -74,8
CHCl3(1) = - 134,5
HCl(ז) = - 92,3
לתגובה הבאה:
CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(1) + 3HCl(ז)
ה- ΔHOו זה יהיה:
א) - 151.9 KJ.mol-1
ב) 168.3 KJ.mol-1
ג) - 673.2 KJ.mol-1
ד) - 336.6 KJ.mol-1
ה) 841.5 KJ.mol-1
כדי לקבוע את וריאציית האנטלפיה של תגובה זו, עלינו לבצע את השלבים הבאים:
1O שלב: בדוק אם המשוואה מאוזנת. אם לא, זה חייב להיות מאוזן.
המשוואה שמספק התרגיל מאוזנת, כך שיש לנו 1 מול של CH4 ו-3 מול Cl2 בריאגנטים, ו-1 מול של CHCl3 ו-3 מול HCl במוצרים.
2O שלב: חשב את כמות האנטלפיה של המוצרים (Hp), הכפל את הכמות במול באנתלפיה שסופקה ואז הוסף את התוצאות:
Hp = מוצר CHCl3 + מוצר HCl
Hp = 1.(-134.5) + 3.(-92.3)
Hp = -134.5 + (-276.9)
Hp = -134.5 - 276.9
Hp = - 411.4 KJ.mol-1
3O שלב: חשב את כמות האנטלפיה של המגיבים (Hr), הכפל את הכמות במול באנטלפיה שניתנה ואז הוסף את התוצאות:
הערה: כמו ה-Cl2 זה חומר פשוט, אז האנטלפיה שלו היא 0.
Hr = מגיב CH4 + מגיב Cl2
Hr = 1.(-74.8) + 3.(0)
Hr = -74.8 + 0
Hr = -74.8 KJ.mol-1
4O שלב: חשב את שינוי האנתלפיה באמצעות הערכים שנמצאו בשלבים הקודמים בביטוי הבא:
חOו = Hp - Hr
חOו = - 411,4 - (-74,8)
חOו = -411,4 + 74,8
חOו = -336.6 KJ.mol-1
דוגמה שנייה (UEM-PR): אפשר להכין גז חמצן במעבדה על ידי חימום קפדני של אשלגן כלורט, לפי התגובה:
2KClO3(ים) → 2KCl(ים) + 3O2(g) ΔH= +812 KJ/mol
בהנחה שהאנטלפיה של KCl(ים) שווה +486 KJ/Mol ובהתחשב במערכת ב-25 מעלות צלזיוס ו-1 atm, מהו ערך האנטלפיה המוגדרת כברירת מחדל של KClO3(ים) ב-KJ/mol?
כדי לקבוע את האנטלפיה של אחד ממרכיבי המשוואה מתוך הכרת וריאציית האנטלפיה, עלינו לבצע את השלבים הבאים:
1O שלב: בדוק אם המשוואה מאוזנת. אם לא, זה חייב להיות מאוזן.
המשוואה שמספק התרגיל מאוזנת, כך שיש לנו 2 מול של KclO3 במגיב, ו-2 מול של KCl ו-3 מול של O2 על המוצרים.
2O שלב: חשב את כמות האנטלפיה של המוצרים (Hp), הכפל את הכמות במול באנתלפיה שסופקה ואז הוסף את התוצאות:
הערה: בתור ה-O2 זה חומר פשוט, אז האנטלפיה שלו היא 0.
Hp = מוצר KCl+ מוצר O2
Hp = 2.(+486) + 3.(0)
Hp = +972 + 0
Hp = 972 KJ.mol-1
3O שלב: חשב את האנטלפיה של מגיב KClO3, תוך שימוש בווריאציית האנטלפיה, המצוינת בהצהרה, ואנתלפיית המוצרים שחושבה בשלב הקודם, בביטוי הבא:
חOו = Hp - Hr
812= 972 - 2.(שעות)
2 שעות = 972-812
2 שעות = 160
שעה = 160
2
שעה = 80 KJ/mol
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm
