რა არის ენთალპიის ვარიაცია?

ენთალპიის ვარიაცია არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც წარმოდგენილია აბრევიატურით ΔH (ბერძნული ასო Δ ნიშნავს ცვალებადობას და ასო H წარმოადგენს ენთალპია) რომელიც მიუთითებს ა-ს მიერ შთანთქმული ან გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობაზე ქიმიური რეაქცია.

• ენდოთერმული რეაქცია: როდესაც ენერგია შეიწოვება;

• ეგზოთერმული რეაქცია: ენერგიის გათავისუფლებისას.

გამოხატულება ენთალპიის ცვლილების გამოსათვლელად

როგორც ფიზიკაში დამუშავებულ ყველა ვარიაციაზე, ენთალპიის ვარიაცია განისაზღვრება საბოლოო შედეგსა და საწყისს შორის გამოკლებით. ვინაიდან რეაქციის დასასრული შეესაბამება პროდუქტებს და დასაწყისი შეესაბამება რეაგენტებს, ამიტომ:

ΔH = პროდუქტები - რეაგენტები

როგორც ყველა ქიმიურ ნივთიერებას აქვს ენერგიის გარკვეული რაოდენობა (ენთალპია), გამოსათვლელად ენთალპიის ვარიაცია, აუცილებელია გავითვალისწინოთ რეაქციის თითოეული წევრის ენერგიის რაოდენობა, შემდეგნაირად:

• რეაგენტები: თუ რეაქცია შეიცავს ერთზე მეტ პროდუქტს, უნდა დაემატოს მათი ენთალპიაც;

თუ რეაქცია შეიცავს შემდეგ განტოლებას:

A + 2 B →

რეაქტიული ნივთიერებების ენთალპია მიიღება A-ს ენთალპიის დამატებით B-ის ენთალპიის ორჯერ ჯამს (ეს იმიტომ, რომ განტოლებაში B არის 2 მოლი).

Hr = HA + 2.HB

• პროდუქტები: თუ რეაქცია შეიცავს ერთზე მეტ პროდუქტს, მათი ენთალპიები უნდა დაემატოს ერთმანეთს;

თუ რეაქცია შეიცავს შემდეგ განტოლებას:

A + 2 B → C + 3D

რეაგენტების ენთალპია მიიღება C პროდუქტის ენთალპიის ჯამით D-ის სამმაგი ენთალპიის ჯამით (ეს იმიტომ, რომ განტოლებაში D არის 3 მოლი).

Hp = HC + 3.HD

ამდენად, გამოთვლა გამოთვლა ენთალპიის ვარიაცია მოცემულია პროდუქტების ენთალპიასა და ქიმიური რეაქციის რეაქტიულ ნივთიერებების ენთალპიას შორის გამოკლებით.

ΔH = Hp - სთ

ენთალპიის ვარიაციის შედეგის ინტერპრეტაცია

ვინაიდან ეს არის გამოკლება პროდუქტებისა და რეაგენტების ენთალპიებს შორის, ენთალპიის ცვალებადობის შედეგი შეიძლება იყოს დადებითი ან უარყოფითი.

• უარყოფითი: როდესაც რეაგენტების ენთალპია პროდუქტებზე მეტია.

Hr > Hp

• დადებითი: როდესაც პროდუქტების ენთალპია უფრო მეტია, ვიდრე რეაგენტების.

Hp > Hr

ენთალპიის ცვალებადობის შედეგიდან შეგვიძლია რეაქცია დავყოთ ენდოთერმული ან ეგზოთერმული, შემდეგი კრიტერიუმის მიხედვით:

• ენდოთერმული: როდესაც შედეგი დადებითია.

ΔH > 0

• ეგზოთერმული: როდესაც შედეგი უარყოფითია.

ΔH <0

მაგალითები, თუ როგორ უნდა დადგინდეს ქიმიური რეაქციის ენთალპიის ცვლილება

1-ლი მაგალითი (UFF-RJ): განვიხილოთ ფორმირების ნაგულისხმევი ენთალპიის მნიშვნელობები (ΔH^ო_ვ) კჯ.მოლში^-1 25 °C ტემპერატურაზე, შემდეგი ნივთიერებებიდან:

• CH_{4 (გ)} = -74,8

• CHCl_{3 (1)} = - 134,5

• HCl_(გ) = - 92,3

შემდეგი რეაქციისთვის:

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

ΔH^ო_ვ ეს იქნება:

ა) - 151,9 კჯ.მოლ^-1

ბ) 168.3 კჯ.მოლ^-1

გ) - 673.2 კჯ.მოლ^-1

დ) - 336.6 კჯ.მოლ^-1

ე) 841.5 კჯ.მოლ^-1

ამ რეაქციის ენთალპიის ცვალებადობის დასადგენად, ჩვენ უნდა შეასრულოთ შემდეგი ნაბიჯები:

• 1^ო ნაბიჯი: შეამოწმეთ არის თუ არა განტოლება დაბალანსებული. თუ არა, ის უნდა იყოს დაბალანსებული.

სავარჯიშოში მოწოდებული განტოლება დაბალანსებულია, ამიტომ გვაქვს CH 1 მოლი₄ და 3 მოლი Cl₂ რეაგენტებში და 1 მოლი CHCl₃ და 3 მოლი HCl პროდუქტებში.

• 2^ო ნაბიჯი: გამოთვალეთ პროდუქტების ენთალპიის რაოდენობა (Hp), გავამრავლოთ რაოდენობა მოლში მიწოდებულ ენთალპიაზე და შემდეგ დავამატოთ შედეგები:

Hp = CHCl პროდუქტი₃ + HCl პროდუქტი

Hp = 1.(-134.5) + 3.(-92.3)

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

Hp = -134,5 - 276,9

Hp = - 411,4 კჯ.მოლ^-1

• 3^ო ნაბიჯი: გამოთვალეთ რეაგენტების ენთალპიის რაოდენობა (Hr), გავამრავლოთ რაოდენობა მოლში მოცემულ ენთალპიაზე და შემდეგ დავამატოთ შედეგები:

შენიშვნა: როგორც Cl₂ ეს არის მარტივი ნივთიერება, ამიტომ მისი ენთალპია არის 0.

Hr = CH რეაგენტი₄ + Cl რეაგენტი₂

სთ = 1.(-74.8) + 3.(0)

სთ = -74,8 + 0

სთ = -74,8 კჯ.მოლ^-1

• 4^ო ნაბიჯი: გამოთვალეთ ენთალპიის ცვლილება წინა ნაბიჯებში ნაპოვნი მნიშვნელობების გამოყენებით შემდეგ გამოსახულებაში:

ჰ^ო_ვ = Hp - სთ

ჰ^ო_ვ = - 411,4 - (-74,8)

ჰ^ო_ვ = -411,4 + 74,8

ჰ^ო_ვ = -336,6 კჯ.მოლ^-1

მე-2 მაგალითი (UEM-PR): შესაძლებელია ჟანგბადის გაზის მომზადება ლაბორატორიაში კალიუმის ქლორატის ფრთხილად გაცხელებით, რეაქციის მიხედვით:

2KClO_3(ები) → 2KCl_(s) + 3O_{2 (გ)} ΔH= +812 კჯ/მოლ

ვივარაუდოთ, რომ KCl-ის ენთალპია_(s) ღირს +486 კჯ/მოლი და სისტემის გათვალისწინებით 25 °C და 1 ატმზე, რა არის KClO-ის ნაგულისხმევი ენთალპიის მნიშვნელობა_3(ები) კჯ/მოლში?

განტოლების ერთ-ერთი კომპონენტის ენთალპიის დასადგენად ენთალპიის ცვალებადობის ცოდნით, ჩვენ უნდა შეასრულოთ შემდეგი ნაბიჯები:

• 1^ო ნაბიჯი: შეამოწმეთ არის თუ არა განტოლება დაბალანსებული. თუ არა, ის უნდა იყოს დაბალანსებული.

სავარჯიშოში მოწოდებული განტოლება დაბალანსებულია, ამიტომ გვაქვს 2 მოლი KclO₃ რეაგენტში და 2 მოლი KCl და 3 მოლი O₂ პროდუქტებზე.

• 2^ო ნაბიჯი: გამოთვალეთ პროდუქტების ენთალპიის რაოდენობა (Hp), გავამრავლოთ რაოდენობა მოლში მიწოდებულ ენთალპიაზე და შემდეგ დავამატოთ შედეგები:

შენიშვნა: როგორც O₂ ეს არის მარტივი ნივთიერება, ამიტომ მისი ენთალპია არის 0.

Hp = პროდუქტი KCl+ პროდუქტი O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 კჯ.მოლ^-1

• 3^ო ნაბიჯი: გამოთვალეთ KClO რეაგენტის ენთალპია₃განცხადებაში მოცემული ენთალპიის ვარიაციის გამოყენებით და წინა საფეხურზე გამოთვლილი პროდუქტების ენთალპიის გამოყენებით, შემდეგ გამოხატულებაში:

ჰ^ო_ვ = Hp - სთ

812= 972 - 2. (სთ)

2სთ = 972-812

2 სთ = 160

სთ = 160
2

სთ = 80 კჯ/მოლ

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm