Entalpia formacji. Entalpia formacji i jej obliczanie

TEN entalpia formacji, nazywany również standardowa entalpia tworzenia,, lub standardowe ciepło formowania, to obliczenie ciepła uwolnionego lub pochłoniętego podczas tworzenia 1 mola substancji z prostych substancji w stanie standardowym.

Nie jest możliwe obliczenie wartości bezwzględnych entalpii każdej substancji, ale możliwe jest obliczenie zmiany entalpii występującej w reakcji za pomocą kalorymetru.

Trzeba o tym pamiętać uzgodniono przyjęcie wartości entalpii równej zero dla prostych substancji w stanie standardowym. Tak więc, jeśli chcemy dowiedzieć się, jaka jest entalpia tworzenia substancji, wystarczy znać wartość entalpii jej reakcji tworzenia z prostych substancji.

Na przykład chcemy obliczyć entalpię 18 gramów wody, co odpowiada 1 molowi, ponieważ jej masa molowa wynosi 18 g/mol. Aby to zrobić, najpierw potrzebujemy reakcji, aby utworzyć wodę z prostych substancji, jak pokazano poniżej:

Należy zauważyć, że wartość zmiany entalpii, która wystąpiła w tej reakcji została wyznaczona eksperymentalnie za pomocą kalorymetru i wynosi -286 kJ/mol.

Wzór, który oblicza tę zmianę entalpii (ΔH) to:

ΔH = H_Produkty - H_Odczynniki

Skoro więc znamy już wartość ΔH i że entalpia reagentów jest równa zeru (ponieważ są to proste substancje w stanie standardowym), możemy wnioskować że wartość entalpii 1 mola wody jest równa zmianie entalpii reakcji tworzenia, ponieważ jest to jedyny produkt tej reakcji, jak pokazano poniżej:

ΔH = H_Produkty - H_Odczynniki
-286 kJ/mol = H_H2O - (H_H2 + H_1/2 O₂)
-286 kJ/mol = HH₂O - 0
H_H2O = - 286 kJ/mol

Ten rodzaj entalpii, uzyskiwany z entalpii prostych substancji w stanie standardowym, jest zatem standardowa entalpia tworzenia (ΔH⁰).

Obecnie istnieje wiele substancji, które nie powstają bezpośrednio w pojedynczej reakcji, np. woda. W takich przypadkach entalpię tworzenia można obliczyć na podstawie zmiany entalpii reakcji.

Na przykład NH₄Cl powstaje w wyniku następującej reakcji:

NH₃ + HCl → NH₄Cl ΔH = -176 kJ/mol

Zauważ, że żaden z reagentów nie jest prostą substancją, więc nie możemy przypisać im entalpii równej zero. Musimy znać entalpie tworzenia każdego z odczynników, ponieważ powstają one w wyniku reakcji między prostymi substancjami:

NH₃: ΔH = -46 kJ/mol
HCl: ΔH = -92,4 kJ/mol

Dodając te dwie entalpie, otrzymujemy wartość entalpii reagentów i możemy znaleźć entalpię NH₄Cl:

H_R = H_NH3 + H_HCl
H_R = (-46 + (-92,4) kJ/mol)
H_R = -138,4 kJ/mol

Zastąpienie w formule:

ΔH = H_Produkty - H_Odczynniki
-176 = H_NH4Cl - ( -138,4)
H_NH4Cl = - 176 - 138,4
H_NH4Cl = -314,4 kJ/mol

W tym przypadku bezpośrednio zsumowaliśmy wartości entalpii tworzenia reagentów, ponieważ stosunek reakcji wynosił tylko 1 mol. Jeśli jednak w innych reakcjach ilość moli jest inna, konieczne będzie najpierw pomnożenie entalpii tworzenia reagenta przez liczbę moli.

Poniżej znajduje się tabela ze standardową entalpią tworzenia niektórych substancji w 25 °C i 1 atm:

Jennifer Fogaça
Absolwent chemii

Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/entalpia-formacao.htm