zmienność entalpii jest wielkością fizyczną reprezentowaną przez skrót ΔH (grecka litera Δ oznacza zmienność, a litera H oznacza entalpia), która wskazuje ilość energii pochłoniętej lub uwolnionej przez a Reakcja chemiczna.
Reakcja endotermiczna: gdy energia jest pochłaniana;
Reakcja egzotermiczna: kiedy energia zostaje uwolniona.
Wyrażenie do obliczania zmiany entalpii
Podobnie jak w przypadku wszystkich wariacji, nad którymi pracujemy w fizyce, zmienność entalpii jest określana przez odjęcie między wynikiem końcowym a początkowym. Ponieważ koniec reakcji odpowiada produktom, a początek odpowiada reagentom, zatem:
ΔH = Produkty - Odczynniki
Ponieważ każda substancja chemiczna ma określoną ilość energii (entalpię), aby obliczyć zmienność entalpii, należy wziąć pod uwagę ilość energii każdego członka reakcji w następujący sposób:
Odczynniki: jeśli reakcja zawiera więcej niż jeden produkt, należy również dodać ich entalpie;
Jeżeli reakcja przedstawia następujące równanie:
A + 2 B →
Entalpia reagentów zostanie określona przez dodanie entalpii reagenta A do sumy dwukrotności entalpii B (to dlatego, że w równaniu są 2 mole B).
Hr = HA + 2.HB
Produkty: jeśli reakcja zawiera więcej niż jeden produkt, ich entalpie muszą być zsumowane;
Jeżeli reakcja przedstawia następujące równanie:
A + 2 B → C + 3D
Entalpia reagentów będzie dana przez sumę entalpii produktu C z sumą potrójnej entalpii D (to dlatego, że w równaniu są 3 mole D).
Hp = HC + 3.HD
Zatem wyrażenie do obliczenia zmienność entalpii otrzymuje się przez odjęcie entalpii produktów od entalpii reagentów reakcji chemicznej.
ΔH = Hp - Hr
Interpretowanie wyniku zmienności entalpii
Ponieważ jest to odejmowanie entalpii produktów i odczynników, wynik zmienności entalpii może być dodatni lub ujemny.
Negatywny: gdy entalpia reagentów jest większa niż produktów.
godz. > KM
Pozytywny: gdy entalpia produktów jest większa niż reagentów.
KM > godz
Na podstawie wyniku zmienności entalpii możemy sklasyfikować reakcję na endotermiczny lub egzotermiczny, według następującego kryterium:
Endotermiczny: gdy wynik jest pozytywny.
ΔH > 0
Egzotermiczny: gdy wynik jest negatywny.
ΔH < 0
Przykłady, jak określić zmianę entalpii reakcji chemicznej
Pierwszy przykład (UFF-RJ): Rozważ domyślne wartości entalpii tworzenia (ΔHOF) w KJ.mol-1 w temperaturze 25 °C następujących substancji:
CH4(g) = -74,8
CHCl3(1) = - 134,5
HCl(g) = - 92,3
Dla następującej reakcji:
CH4(g) + 3 Cl2(g) → CHCl3(1) + 3HCl(g)
HOF To będzie:
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
Aby określić zmienność entalpii tej reakcji, musimy wykonać następujące kroki:
1O Krok: Sprawdź, czy równanie jest zrównoważone. Jeśli nie, musi być zrównoważony.
Równanie podane w ćwiczeniu jest zrównoważone, więc mamy 1 mol CH4 i 3 mole Cl2 w odczynnikach i 1 mol CHCl3 i 3 mole HCl w produktach.
2O Krok: Oblicz ilość entalpii produktów (Hp), mnożąc ilość w molach przez dostarczoną entalpię, a następnie dodając wyniki:
Hp = produkt CHCl3 + produkt HCl
Hp = 1.(-134,5) + 3.(-92,3)
KM = -134,5 + (-276,9)
KM = -134,5 - 276,9
Hp = - 411,4 KJ.mol-1
3O Krok: Oblicz ilość entalpii reagentów (Hr), mnożąc ilość w molach przez podaną entalpię, a następnie dodając wyniki:
Uwaga: jako Cl2 jest to prosta substancja, więc jej entalpia wynosi 0.
Hr = odczynnik CH4 + odczynnik Cl2
godz. = 1.(-74,8) + 3.(0)
godz. = -74,8 + 0
Hr = -74,8 KJ.mol-1
4O Krok: Oblicz zmianę entalpii, używając wartości znalezionych w poprzednich krokach w następującym wyrażeniu:
hOF = Hp - Hr
hOF = - 411,4 - (-74,8)
hOF = -411,4 + 74,8
hOF = -336,6 KJ.mol-1
Drugi przykład (UEM-PR): W laboratorium można przygotować gazowy tlen przez ostrożne ogrzewanie chloranu potasu, zgodnie z reakcją:
2KClO3(s) → 2KCl(s) + 3O2(g) ΔH= +812 KJ/mol
Zakładając, że entalpia KCl(s) jest wart +486 KJ/Mol i biorąc pod uwagę system w 25 °C i 1 atm, jaka jest domyślna wartość entalpii KClO3(s) w KJ/mol?
Aby wyznaczyć entalpię jednego ze składników równania na podstawie wiedzy o zmienności entalpii, musimy wykonać następujące kroki:
1O Krok: Sprawdź, czy równanie jest zrównoważone. Jeśli nie, musi być zrównoważony.
Równanie podane w ćwiczeniu jest zrównoważone, więc mamy 2 mole KclO3 w odczynniku oraz 2 mole KCl i 3 mole O2 na produktach.
2O Krok: Oblicz ilość entalpii produktów (Hp), mnożąc ilość w molach przez dostarczoną entalpię, a następnie dodając wyniki:
Uwaga: jako O2 jest to prosta substancja, więc jej entalpia wynosi 0.
Hp = produkt KCl+ produkt O2
Hp = 2.(+486) + 3.(0)
Hp = +972 + 0
Hp = 972 KJ.mol-1
3O Krok: Oblicz entalpię odczynnika KClO3, używając zmienności entalpii, podanej w oświadczeniu, oraz entalpii iloczynu obliczonej w poprzednim kroku, w następującym wyrażeniu:
hOF = Hp - Hr
812= 972 - 2.(godz.)
2 godz. = 972-812
2 godz. = 160
godz. = 160
2
Hr = 80 KJ/mol
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm
