Hva er entalpivariasjon?

entalpivariasjon er en fysisk størrelse representert av forkortelsen ΔH (den greske bokstaven Δ betyr variasjon og bokstaven H representerer entalpi) som indikerer mengden energi som absorberes eller frigjøres av en kjemisk reaksjon.

• Endoterm reaksjon: når energi absorberes;

• Eksoterm reaksjon: når energi frigjøres.

Uttrykk for beregning av entalpiendring

Som med alle variasjoner som er jobbet med i fysikk, bestemmes entalpivariasjonen fra subtraksjonen mellom det endelige resultatet og det første resultatet. Siden slutten av en reaksjon tilsvarer produktene og begynnelsen tilsvarer reaktantene, derfor:

ΔH = Produkter - Reagenser

Siden hvert kjemisk stoff har en bestemt mengde energi (entalpi), for å beregne entalpivariasjon, det er nødvendig å ta hensyn til energimengden til hvert medlem av reaksjonen, som følger:

• Reagenser: hvis reaksjonen har mer enn ett produkt, må deres entalpier også legges til;

Hvis en reaksjon presenterer følgende ligning:

A + 2 B →

Entalpien til reaktantene vil bli gitt ved å legge entalpien til reaktant A til summen av to ganger entalpien til B (dette er fordi det er 2 mol B i ligningen).

Hr = HA + 2.HB

• Produkter: hvis reaksjonen presenterer mer enn ett produkt, må deres entalpier legges sammen;

Hvis en reaksjon presenterer følgende ligning:

A + 2 B → C + 3D

Entalpien til reaktantene vil bli gitt ved summen av entalpien til produktet C med summen av den trippelentalpien til D (dette er fordi det er 3 mol D i ligningen).

Hp = HC + 3.HD

Dermed er uttrykket for å beregne entalpivariasjon er gitt ved subtraksjon mellom entalpien til produktene og entalpien til reaktantene i en kjemisk reaksjon.

ΔH = Hp - Hr

Tolke resultatet av entalpivariasjon

Siden det er en subtraksjon mellom entalpiene til produkter og reagenser, kan resultatet av entalpivariasjonen være positiv eller negativ.

• Negativ: når entalpien til reaktantene er større enn produktenes.

Hr > Hp

• Positivt: når entalpien til produktene er større enn for reaktantene.

Hp > Hr

Fra resultatet av entalpivariasjonen kan vi klassifisere reaksjonen i endoterm eller eksoterm, i henhold til følgende kriterium:

• Endotermisk: når resultatet er positivt.

ΔH > 0

• Eksotermisk: når resultatet er negativt.

ΔH < 0

Eksempler på hvordan man bestemmer entalpiendringen til en kjemisk reaksjon

1. eksempel (UFF-RJ): Vurder standardentalpiverdiene for formasjon (ΔH^O_f) i KJ.mol^-1 ved 25 °C, av følgende stoffer:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCl₃₍₁₎ = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

For følgende reaksjon:

CH_4(g) + 3 Cl_2(g) → CHCl₃₍₁₎ + 3HCl_(g)

ΔH^O_f det blir:

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

For å bestemme entalpivariasjonen til denne reaksjonen, må vi utføre følgende trinn:

• 1^O Steg: Sjekk om ligningen er balansert. Hvis ikke, må det balanseres.

Ligningen gitt av øvelsen er balansert, så vi har 1 mol CH₄ og 3 mol Cl₂ i reagensene, og 1 mol CHCl₃ og 3 mol HCl i produktene.

• 2^O Steg: Beregn mengden entalpi til produktene (Hp), multipliser mengden i mol med entalpien som leveres og legg til resultatene:

Hp = CHCl-produkt₃ + HCl-produkt

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

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

Hp = -134,5 - 276,9

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

• 3^O Steg: Beregn mengden entalpi til reaktantene (Hr), multipliser mengden i mol med entalpien gitt og legg til resultatene:

Merk: Som Cl₂ det er et enkelt stoff, så entalpien er 0.

Hr = CH-reagens₄ + Cl-reagens₂

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

Hr = -74,8 + 0

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

• 4^O Steg: Beregn entalpiendringen ved å bruke verdiene funnet i de foregående trinnene i følgende uttrykk:

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

Andre eksempel (UEM-PR): Det er mulig å tilberede oksygengass i laboratoriet ved forsiktig oppvarming av kaliumklorat, i henhold til reaksjonen:

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

Forutsatt at entalpien til KCl_(s) er verdt +486 KJ/Mol og med tanke på systemet ved 25 °C og 1 atm, hva er standard entalpiverdien til KClO_3(er) i KJ/mol?

For å bestemme entalpien til en av komponentene i ligningen fra kunnskapen om entalpivariasjonen, må vi utføre følgende trinn:

• 1^O Steg: Sjekk om ligningen er balansert. Hvis ikke, må det balanseres.

Ligningen gitt av øvelsen er balansert, så vi har 2 mol KclO₃ i reagenset, og 2 mol KCl og 3 mol O₂ på produktene.

• 2^O Steg: Beregn mengden entalpi til produktene (Hp), multipliser mengden i mol med entalpien som leveres og legg til resultatene:

Merk: Som O₂ det er et enkelt stoff, så entalpien er 0.

Hp = produkt KCl+ produkt O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Steg: Beregn entalpien til KClO-reagensen₃, ved å bruke entalpivariasjonen, gitt i setningen, og produktenes entalpi beregnet i forrige trinn, i følgende uttrykk:

H^O_f = Hp - Hr

812= 972 - 2.(timer)

2 timer = 972-812

2 timer = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

Kilde: Brasil skole - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm