Čo je variácia entalpie?

variácia entalpie je fyzikálna veličina reprezentovaná skratkou ΔH (grécke písmeno Δ znamená variáciu a písmeno H predstavuje entalpia), ktorá udáva množstvo energie absorbovanej alebo uvoľnenej a chemická reakcia.

• Endotermická reakcia: keď sa absorbuje energia;

• Exotermická reakcia: keď sa uvoľní energia.

Výraz pre výpočet zmeny entalpie

Ako pri všetkých variáciách, s ktorými sa pracuje vo fyzike, variácia entalpie sa určuje odčítaním medzi konečným výsledkom a počiatočným výsledkom. Pretože koniec reakcie zodpovedá produktom a začiatok zodpovedá reaktantom, preto:

ΔH = Produkty - Činidlá

Pretože každá chemická látka má špecifické množstvo energie (entalpie), na výpočet variácia entalpie, je potrebné vziať do úvahy množstvo energie každého člena reakcie takto:

• Činidlá: ak má reakcia viac ako jeden produkt, musia sa pripočítať aj ich entalpie;

Ak reakcia predstavuje nasledujúcu rovnicu:

A + 2 B →

Entalpia reaktantov bude daná pripočítaním entalpie reaktantu A k súčtu dvojnásobku entalpie B (je to preto, že v rovnici sú 2 móly B).

Hr = HA + 2,HB

• Produkty: ak reakcia predstavuje viac ako jeden produkt, ich entalpie sa musia spočítať;

Ak reakcia predstavuje nasledujúcu rovnicu:

A + 2 B → C + 3D

Entalpia reaktantov bude daná súčtom entalpie produktu C so súčtom trojitej entalpie D (v rovnici sú totiž 3 móly D).

Hp = HC + 3.HD

Teda výraz na výpočet variácia entalpie je daná odčítaním medzi entalpiou produktov a entalpiou reaktantov chemickej reakcie.

ΔH = Hp - Hr

Interpretácia výsledku variácie entalpie

Keďže ide o odčítanie medzi entalpiami produktov a činidiel, výsledok zmeny entalpie môže byť pozitívny alebo negatívny.

• Negatívne: keď je entalpia reaktantov väčšia ako entalpia produktov.

Hr > Hp

• Pozitívne: keď je entalpia produktov väčšia ako entalpia reaktantov.

Hp > Hr

Z výsledku variácie entalpie môžeme zaradiť reakciu do endotermické alebo exotermické, podľa nasledujúceho kritéria:

• Endotermické: keď je výsledok pozitívny.

AH > 0

• Exotermické: keď je výsledok negatívny.

ΔH < 0

Príklady, ako určiť zmenu entalpie chemickej reakcie

1. príklad (UFF-RJ): Zvážte predvolené hodnoty entalpie tvorby (ΔH^O_f) v KJ.mol^-1 pri 25 °C z týchto látok:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCI_{3 ods. 1} = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

Pre nasledujúcu reakciu:

CH_4(g) + 3Cl_2(g) → CHCI_{3 ods. 1} + 3 HCl_(g)

ΔH^O_f bude to:

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

Na určenie variácie entalpie tejto reakcie musíme vykonať nasledujúce kroky:

• 1^O Krok: Skontrolujte, či je rovnica vyvážená. Ak nie, musí byť vyvážený.

Rovnica poskytnutá cvičením je vyvážená, takže máme 1 mol CH₄ a 3 mol Cl₂ v reagentoch a 1 mol CHCI₃ a 3 mol HCl v produktoch.

• 2^O Krok: Vypočítajte množstvo entalpie produktov (Hp), vynásobte množstvo v moloch dodanou entalpiou a potom pridajte výsledky:

Hp = CHCI produkt₃ + produkt HCl

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 Krok: Vypočítajte množstvo entalpie reaktantov (Hr), vynásobte množstvo v mol uvedenou entalpiou a potom pridajte výsledky:

Poznámka: Ako Cl₂ je to jednoduchá látka, takže jej entalpia je 0.

Hr = CH činidlo₄ + Cl činidlo₂

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

Hod = -74,8 + 0

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

• 4^O Krok: Vypočítajte zmenu entalpie pomocou hodnôt zistených v predchádzajúcich krokoch v nasledujúcom výraze:

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

2. príklad (UEM-PR): Plynný kyslík je možné pripraviť v laboratóriu opatrným zahrievaním chlorečnanu draselného podľa reakcie:

2 KClO₃ → 2 KCl_(s) + 30_2(g) AH= +812 KJ/mol

Za predpokladu, že entalpia KCl_(s) má hodnotu +486 KJ/Mol a vzhľadom na systém pri 25 °C a 1 atm, aká je predvolená hodnota entalpie KClO₃ v KJ/mol?

Na určenie entalpie jednej zo zložiek rovnice zo znalosti variácie entalpie musíme vykonať nasledujúce kroky:

• 1^O Krok: Skontrolujte, či je rovnica vyvážená. Ak nie, musí byť vyvážený.

Rovnica poskytnutá cvičením je vyvážená, takže máme 2 mol KclO₃ v činidle a 2 mol KCl a 3 mol O₂ na produktoch.

• 2^O Krok: Vypočítajte množstvo entalpie produktov (Hp), vynásobte množstvo v moloch dodanou entalpiou a potom pridajte výsledky:

Poznámka: Ako O₂ je to jednoduchá látka, takže jej entalpia je 0.

Hp = produkt KCl+ produkt O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 KJ.mol^-1

• 3^O Krok: Vypočítajte entalpiu činidla KClO₃pomocou variácie entalpie uvedenej vo vyhlásení a entalpie produktov vypočítanej v predchádzajúcom kroku v nasledujúcom výraze:

H^O_f = Hp - Hr

812 = 972 - 2. (h)

2H = 972-812

2 hodiny = 160

Hr = 160
2

Hod = 80 KJ/mol

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm