enthalpie variatie is een fysieke hoeveelheid weergegeven door de afkorting ΔH (de Griekse letter Δ betekent variatie en de letter H staat voor enthalpie) die de hoeveelheid energie aangeeft die wordt geabsorbeerd of vrijgegeven door a chemische reactie.
Endotherme reactie: wanneer energie wordt geabsorbeerd;
Exotherme reactie: wanneer energie vrijkomt.
Uitdrukking voor het berekenen van enthalpieverandering
Zoals bij alle variaties waaraan in de natuurkunde is gewerkt, wordt de enthalpievariatie bepaald door de aftrekking tussen het eindresultaat en de eerste. Omdat het einde van een reactie overeenkomt met de producten en het begin met de reactanten, dus:
ΔH = Producten - Reagentia
Omdat elke chemische stof een bepaalde hoeveelheid energie (enthalpie) heeft, is het berekenen van de enthalpie variatie, het is noodzakelijk om als volgt rekening te houden met de energiehoeveelheid van elk lid van de reactie:
reagentia: als de reactie meer dan één product heeft, moeten ook hun enthalpieën worden toegevoegd;
Als een reactie de volgende vergelijking oplevert:
A + 2 B →
De enthalpie van de reactanten wordt gegeven door de enthalpie van reactant A op te tellen bij de som van tweemaal de enthalpie van B (dit komt omdat er 2 mol B in de vergelijking zit).
Hr = HA + 2.HB
Producten: als de reactie meer dan één product oplevert, moeten hun enthalpieën bij elkaar worden opgeteld;
Als een reactie de volgende vergelijking oplevert:
A + 2 B → C + 3D
De enthalpie van de reactanten wordt gegeven door de som van de enthalpie van het product C met de som van de drievoudige enthalpie van D (dit komt omdat er 3 mol D in de vergelijking zit).
PK = HC + 3.HD
Dus de uitdrukking om de te berekenen enthalpie variatie wordt gegeven door de aftrekking tussen de enthalpie van de producten en de enthalpie van de reactanten van een chemische reactie.
ΔH = Hp - Hr
Het resultaat van enthalpievariatie interpreteren
Omdat het een aftrekking is tussen de enthalpie van producten en reagentia, kan het resultaat van de enthalpievariatie positief of negatief zijn.
Negatief: wanneer de enthalpie van de reactanten groter is dan die van de producten.
Hr > Hp
Positief: wanneer de enthalpie van de producten groter is dan die van de reactanten.
PK > Hr
Op basis van het resultaat van de enthalpievariatie kunnen we de reactie indelen in: endotherm of exotherm, volgens het volgende criterium:
endotherm: wanneer het resultaat positief is.
ΔH > 0
exotherm: wanneer het resultaat negatief is.
ΔH < 0
Voorbeelden van het bepalen van de enthalpieverandering van een chemische reactie
1e voorbeeld (UFF-RJ): Overweeg de standaard enthalpiewaarden van formatie (ΔHOF) in KJ.mol-1 bij 25 °C, van de volgende stoffen:
CH4(g) = -74,8
CHCl3(1) = - 134,5
HCl(G) = - 92,3
Voor de volgende reactie:
CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(1) + 3HCl(G)
de ΔHOF het zal zijn:
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
Om de enthalpievariatie van deze reactie te bepalen, moeten we de volgende stappen uitvoeren:
1O Stap: Controleer of de vergelijking in evenwicht is. Zo niet, dan moet het in evenwicht zijn.
De vergelijking van de oefening is gebalanceerd, dus we hebben 1 mol CH4 en 3 mol Cl2 in de reagentia, en 1 mol CHCl3 en 3 mol HCl in de producten.
2O Stap: Bereken de hoeveelheid enthalpie van de producten (Hp), vermenigvuldig de hoeveelheid in mol met de geleverde enthalpie en tel de resultaten op:
Hp = CHCl-product3 + HCl-product
PK = 1.(-134,5) + 3.(-92,3)
PK = -134,5 + (-276,9)
PK = -134,5 - 276,9
PK = - 411,4 KJ.mol-1
3O Stap: Bereken de hoeveelheid enthalpie van de reactanten (Hr), vermenigvuldig de hoeveelheid in mol met de gegeven enthalpie en voeg de resultaten toe:
Opmerking: als de Cl2 het is een eenvoudige stof, dus de enthalpie is 0.
Hr = CH-reagens4 + Cl-reagens2
Hr = 1.(-74,8) + 3.(0)
Hr = -74,8 + 0
Hr = -74,8 KJ.mol-1
4O Stap: Bereken de enthalpieverandering met behulp van de waarden die in de vorige stappen in de volgende uitdrukking zijn gevonden:
HOF = PK - Hr
HOF = - 411,4 - (-74,8)
HOF = -411,4 + 74,8
HOF = -336,6 KJ.mol-1
2e voorbeeld (UEM-PR): Het is mogelijk om zuurstofgas in het laboratorium te bereiden door kaliumchloraat zorgvuldig te verwarmen, volgens de reactie:
2KClO3(en) → 2KCl(s) + 3O2(g) ΔH= +812 KJ/mol
Ervan uitgaande dat de enthalpie van KCl(s) is +486 KJ/Mol waard en gezien het systeem bij 25 °C en 1 atm, wat is de standaard enthalpiewaarde van KClO3(en) in KJ/mol?
Om de enthalpie van een van de componenten van de vergelijking te bepalen op basis van de kennis van de enthalpievariatie, moeten we de volgende stappen uitvoeren:
1O Stap: Controleer of de vergelijking in evenwicht is. Zo niet, dan moet het in evenwicht zijn.
De vergelijking van de oefening is gebalanceerd, dus we hebben 2 mol KclO3 in het reagens, en 2 mol KCl en 3 mol O2 op de producten.
2O Stap: Bereken de hoeveelheid enthalpie van de producten (Hp), vermenigvuldig de hoeveelheid in mol met de geleverde enthalpie en tel de resultaten op:
Opmerking: als de O2 het is een eenvoudige stof, dus de enthalpie is 0.
Hp = product KCl+ product O2
PK = 2.(+486) + 3.(0)
PK = +972 + 0
PK = 972 KJ.mol-1
3O Stap: Bereken de enthalpie van het KClO-reagens3, met behulp van de enthalpievariatie, verstrekt in de verklaring, en de productenenthalpie berekend in de vorige stap, in de volgende uitdrukking:
HOF = PK - Hr
812= 972 - 2.(uur)
2 uur = 972-812
2 uur = 160
Hr = 160
2
Hr = 80 KJ/mol
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm
