Ce este variația entalpiei?

variația de entalpie este o mărime fizică reprezentată de abrevierea ΔH (litera greacă Δ înseamnă variație, iar litera H reprezintă entalpie) care indică cantitatea de energie absorbită sau eliberată de a reactie chimica.

• Reacție endotermă: când se absoarbe energie;

• Reacție exotermă: când se eliberează energie.

Expresia pentru calcularea variației de entalpie

Ca și în cazul tuturor variațiilor la care se lucrează în Fizică, variația entalpiei este determinată din scăderea dintre rezultatul final și cel inițial. Deoarece sfârșitul unei reacții corespunde produselor, iar începutul corespunde reactanților, prin urmare:

ΔH = Produse - Reactivi

Deoarece fiecare substanță chimică are o anumită cantitate de energie (entalpie), pentru a calcula variația entalpiei, este necesar să se țină cont de cantitatea de energie a fiecărui membru al reacției, după cum urmează:

• Reactivi: dacă reacția are mai mult de un produs, trebuie adăugate și entalpiile acestora;

Dacă o reacție prezintă următoarea ecuație:

A + 2 B →

Entalpia reactanților va fi dată prin adăugarea entalpiei reactantului A la suma de două ori a entalpiei lui B (aceasta deoarece există 2 moli de B în ecuație).

Hr = HA + 2,HB

• Produse: daca reactia prezinta mai mult de un produs, trebuie adaugate entalpiile acestora;

Dacă o reacție prezintă următoarea ecuație:

A + 2 B → C + 3D

Entalpia reactanților va fi dată de suma entalpiei produsului C cu suma triplei entalpie a lui D (aceasta deoarece există 3 moli de D în ecuație).

Hp = HC + 3.HD

Astfel, expresia pentru a calcula variația de entalpie este dat de scăderea dintre entalpia produşilor şi entalpia reactanţilor unei reacţii chimice.

ΔH = Hp - Hr

Interpretarea rezultatului variației entalpiei

Deoarece este o scădere între entalpiile produselor și ale reactivilor, rezultatul variației entalpiei poate fi pozitiv sau negativ.

• Negativ: când entalpia reactanţilor este mai mare decât cea a produşilor.

Hr > CP

• Pozitiv: când entalpia produşilor este mai mare decât cea a reactanţilor.

CP > Hr

Din rezultatul variației entalpiei, putem clasifica reacția în endotermic sau exotermic, după următorul criteriu:

• Endotermic: când rezultatul este pozitiv.

ΔH > 0

• exotermic: când rezultatul este negativ.

ΔH < 0

Exemple de determinare a variației de entalpie a unei reacții chimice

Primul exemplu (UFF-RJ): Luați în considerare valorile implicite ale entalpiei de formare (ΔH^O_f) în KJ.mol^-1 la 25 °C, din următoarele substanțe:

• CH_{4 litera (g)} = -74,8

• CHCl₃₍₁₎ = - 134,5

• acid clorhidric_(g) = - 92,3

Pentru următoarea reacție:

CH_{4 litera (g)} + 3Cl_{2 litera (g)} → CHCl₃₍₁₎ + 3HCI_(g)

ΔH^O_f va fi:

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

Pentru a determina variația de entalpie a acestei reacții, trebuie să parcurgem următorii pași:

• 1^O Etapa: Verificați dacă ecuația este echilibrată. Dacă nu, trebuie să fie echilibrat.

Ecuația oferită de exercițiu este echilibrată, deci avem 1 mol de CH₄ şi 3 mol de CI₂ în reactivi și 1 mol de CHCl₃ și 3 moli de HCI în produse.

• 2^O Etapa: Calculați cantitatea de entalpie a produselor (Hp), înmulțind cantitatea în mol cu ​​entalpia furnizată și apoi adunând rezultatele:

Hp = produs CHCl₃ + produs HCI

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

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

Hp = -134,5 - 276,9

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

• 3^O Etapa: Calculați cantitatea de entalpie a reactanților (Hr), înmulțind cantitatea în mol cu ​​entalpia dată și apoi adunând rezultatele:

Notă: După cum Cl₂ este o substanță simplă, deci entalpia sa este 0.

Hr = reactiv CH₄ + reactiv Cl₂

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

Hr = -74,8 + 0

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

• 4^O Etapa: Calculați variația de entalpie, folosind valorile găsite la pașii anteriori în următoarea expresie:

H^O_f = CP - Hr

H^O_f = - 411,4 - (-74,8)

H^O_f = -411,4 + 74,8

H^O_f = -336,6 KJ.mol^-1

Al doilea exemplu (UEM-PR): Este posibil să se pregătească oxigen gazos în laborator prin încălzirea cu atenție a cloratului de potasiu, conform reacției:

2KClO_3(e) → 2KCl_(e) + 3O_{2 litera (g)} ΔH= +812 KJ/mol

Presupunând că entalpia KCl_(e) valorează +486 KJ/Mol și având în vedere sistemul la 25 °C și 1 atm, care este valoarea implicită a entalpiei a KClO_3(e) în KJ/mol?

Pentru a determina entalpia uneia dintre componentele ecuației din cunoașterea variației entalpiei, trebuie să parcurgem următorii pași:

• 1^O Etapa: Verificați dacă ecuația este echilibrată. Dacă nu, trebuie să fie echilibrat.

Ecuația oferită de exercițiu este echilibrată, deci avem 2 mol de KclO₃ în reactiv și 2 moli de KCl și 3 moli de O₂ asupra produselor.

• 2^O Etapa: Calculați cantitatea de entalpie a produselor (Hp), înmulțind cantitatea în mol cu ​​entalpia furnizată și apoi adunând rezultatele:

Notă: După cum O₂ este o substanță simplă, deci entalpia sa este 0.

Hp = produsul KCl + produsul O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Etapa: Calculați entalpia reactivului KClO₃, folosind variația de entalpie, prevăzută în enunț, și entalpia produselor calculate în pasul precedent, în următoarea expresie:

H^O_f = CP - Hr

812= 972 - 2.(h)

2 ore = 972-812

2 ore = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 KJ/mol

Sursă: Brazilia școală - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm