Kas yra entalpijos kitimas?

entalpijos kitimas yra fizinis dydis, pavaizduotas santrumpa ΔH (graikiška raidė Δ reiškia variaciją, o raidė H reiškia entalpija), kuris rodo energijos kiekį, kurį sugeria arba išskiria a cheminė reakcija.

• Endoterminė reakcija: kai energija absorbuojama;

• Egzoterminė reakcija: kai išsiskiria energija.

Entalpijos pokyčio apskaičiavimo išraiška

Kaip ir visų fizikos variacijų atveju, entalpijos kitimas nustatomas atimant galutinį rezultatą ir pradinį. Kadangi reakcijos pabaiga atitinka produktus, o pradžia – reagentus, todėl:

ΔH = Produktai – Reagentai

Kadangi kiekviena cheminė medžiaga turi tam tikrą energijos kiekį (entalpiją), reikia apskaičiuoti entalpijos kitimas, būtina atsižvelgti į kiekvieno reakcijos nario energijos kiekį:

• Reagentai: jei reakcija turi daugiau nei vieną produktą, reikia pridėti ir jų entalpijas;

Jei reakcija pateikia tokią lygtį:

A + 2 B →

Reagentų entalpija bus gauta pridedant reagento A entalpiją prie dvigubos B entalpijos sumos (tai yra todėl, kad lygtyje yra 2 moliai B).

Hr = HA + 2.HB

• Produktai: jei reakcijos metu susidaro daugiau nei vienas produktas, jų entalpijas reikia sudėti;

Jei reakcija pateikia tokią lygtį:

A + 2 B → C + 3D

Reagentų entalpija bus gauta iš produkto C entalpijos ir trigubos D entalpijos sumos (tai yra todėl, kad lygtyje yra 3 moliai D).

Hp = HC + 3.HD

Taigi, išraiška apskaičiuoti entalpijos kitimas gaunamas atėmus cheminės reakcijos produktų entalpiją ir reaguojančių medžiagų entalpiją.

ΔH = Hp - Hr

Entalpijos kitimo rezultato interpretavimas

Kadangi tai yra produktų ir reagentų entalpijų atėmimas, entalpijos kitimo rezultatas gali būti teigiamas arba neigiamas.

• Neigiamas: kai reaguojančių medžiagų entalpija didesnė už produktų.

Hr > Hp

• Teigiamas: kai produktų entalpija didesnė už reaguojančių medžiagų.

Hp > Hr

Remdamiesi entalpijos kitimo rezultatu, reakciją galime klasifikuoti į endoterminis arba egzoterminis, pagal šį kriterijų:

• Endoterminis: kai rezultatas yra teigiamas.

ΔH > 0

• Egzoterminis: kai rezultatas yra neigiamas.

ΔH < 0

Cheminės reakcijos entalpijos pokyčio nustatymo pavyzdžiai

1 pavyzdys (UFF-RJ): Apsvarstykite numatytąsias formavimosi entalpijos vertes (ΔH^O_f) KJ.mol^-1 25 °C temperatūroje iš šių medžiagų:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCl_{3 straipsnio 1 dalis} = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

Dėl šios reakcijos:

CH_4(g) + 3Cl_2(g) → CHCl_{3 straipsnio 1 dalis} + 3HCl_(g)

ΔH^O_f tai bus:

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

Norėdami nustatyti šios reakcijos entalpijos kitimą, turime atlikti šiuos veiksmus:

• 1^O Žingsnis: Patikrinkite, ar lygtis subalansuota. Jei ne, jis turi būti subalansuotas.

Pratimo pateikta lygtis yra subalansuota, todėl turime 1 molį CH₄ ir 3 mol Cl₂ reagentuose ir 1 mol CHCl₃ ir 3 mol HCl produktuose.

• 2^O Žingsnis: Apskaičiuokite produktų entalpijos kiekį (Hp), padaugindami kiekį mol iš pateiktos entalpijos ir pridėkite rezultatus:

Hp = CHCl produktas₃ + HCl produktas

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

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

AG = -134,5 - 276,9

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

• 3^O Žingsnis: Apskaičiuokite reagentų entalpijos kiekį (Hr), padauginkite kiekį mol iš nurodytos entalpijos ir pridėkite rezultatus:

Pastaba: kaip Cl₂ tai paprasta medžiaga, todėl jos entalpija lygi 0.

Hr = CH reagentas₄ + Cl reagentas₂

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

Hr = -74,8 + 0

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

• 4^O Žingsnis: Apskaičiuokite entalpijos pokytį naudodami vertes, rastas ankstesniuose žingsniuose šioje išraiškoje:

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 pavyzdys (UEM-PR): Deguonies dujas galima paruošti laboratorijoje atsargiai kaitinant kalio chloratą, atsižvelgiant į reakciją:

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

Darant prielaidą, kad KCl entalpija_(s) yra verta +486 KJ/Mol ir, atsižvelgiant į sistemą esant 25 °C ir 1 atm, kokia yra numatytoji KClO entalpijos vertė_{3 (s)} KJ/mol?

Norėdami nustatyti vieno iš lygties komponentų entalpiją, žinodami apie entalpijos kitimą, turime atlikti šiuos veiksmus:

• 1^O Žingsnis: Patikrinkite, ar lygtis subalansuota. Jei ne, jis turi būti subalansuotas.

Pratimo pateikta lygtis yra subalansuota, todėl turime 2 mol KclO₃ reagente ir 2 mol KCl ir 3 mol O₂ ant gaminių.

• 2^O Žingsnis: Apskaičiuokite produktų entalpijos kiekį (Hp), padaugindami kiekį mol iš pateiktos entalpijos ir pridėkite rezultatus:

Pastaba: kaip O₂ tai paprasta medžiaga, todėl jos entalpija lygi 0.

Hp = produktas KCl+ produktas O₂

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

AG = +972 + 0

AG = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Žingsnis: Apskaičiuokite KClO reagento entalpiją₃, naudojant entalpijos pokytį, pateiktą teiginyje, ir produktų entalpiją, apskaičiuotą ankstesniame veiksme, tokia išraiška:

H^O_f = Hp – Hr

812 = 972 - 2. (val.)

2h = 972-812

2h = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm