Що таке зміна ентальпії?

зміна ентальпії це фізична величина, представлена ​​абревіатурою ΔH (грецька літера Δ означає варіацію, а літера H означає ентальпія), що вказує на кількість енергії, що поглинається або виділяється а хімічна реакція.

• Ендотермічна реакція: при поглинанні енергії;

• Екзотермічна реакція: при вивільненні енергії.

Вираз для обчислення зміни ентальпії

Як і для всіх варіацій, над якими працювали у фізиці, зміна ентальпії визначається шляхом віднімання між кінцевим результатом і початковим. Оскільки кінець реакції відповідає продуктам, а початок відповідає реагуючим речовинам, отже:

ΔH = Продукти - Реагенти

Оскільки кожна хімічна речовина має певну кількість енергії (ентальпії), щоб обчислити зміна ентальпії, необхідно враховувати кількість енергії кожного учасника реакції, а саме:

• Реагенти: якщо реакція має більше одного продукту, їх ентальпії також необхідно додати;

Якщо реакція представляє таке рівняння:

A + 2 B →

Ентальпію реагентів буде отримано шляхом додавання ентальпії реагенту A до суми подвійної ентальпії B (це тому, що в рівнянні є 2 молі B).

Hr = HA + 2.HB

• Продукти: якщо реакція містить більше одного продукту, їх ентальпії потрібно додати разом;

Якщо реакція представляє таке рівняння:

A + 2 B → C + 3D

Ентальпія реагентів буде визначена сумою ентальпії добутку C із сумою потрійної ентальпії D (це тому, що в рівнянні є 3 молі D).

Hp = HC + 3.HD

Таким чином, вираз для обчислення зміна ентальпії дається шляхом віднімання між ентальпією продуктів і ентальпією реагентів хімічної реакції.

ΔH = Hp - Hr

Інтерпретація результату зміни ентальпії

Оскільки це віднімання між ентальпією продуктів і реагентів, результат зміни ентальпії може бути позитивним або негативним.

• Негативний: коли ентальпія реагентів більша, ніж ентальпія продуктів.

Hr > Hp

• Позитивний: коли ентальпія продуктів більша за ентальпія реагентів.

Hp > Hr

За результатом зміни ентальпії ми можемо класифікувати реакцію на ендотермічні або екзотермічні, за таким критерієм:

• Ендотермічний: коли результат позитивний.

ΔH > 0

• Екзотермічний: коли результат негативний.

ΔH < 0

Приклади визначення зміни ентальпії хімічної реакції

1-й приклад (UFF-RJ): Розглянемо значення ентальпії утворення за замовчуванням (ΔH^О_f) в КДж.моль^-1 при 25 °C з наступних речовин:

• CH_4(g) = -74,8

• CHCl₃₍₁₎ = - 134,5

• HCl_(g) = - 92,3

Для наступної реакції:

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

ΔH^О_f це буде:

а) - 151,9 КДж.моль^-1

б) 168,3 КДж.моль^-1

в) - 673,2 КДж.моль^-1

г) - 336,6 КДж.моль^-1

д) 841,5 КДж.моль^-1

Щоб визначити зміну ентальпії цієї реакції, ми повинні виконати такі дії:

• 1^О Крок: Перевірте, чи збалансоване рівняння. Якщо ні, він повинен бути збалансований.

Рівняння, подане у вправі, є збалансованим, тому ми маємо 1 моль CH₄ і 3 моль Cl₂ в реагентах і 1 моль CHCl₃ і 3 моль HCl в продуктах.

• 2^О Крок: Обчисліть кількість ентальпії продуктів (Hp), помноживши кількість в моль на подану ентальпію, а потім додавши результати:

Hp = продукт CHCl₃ + HCl продукт

Hp = 1.(-134.5) + 3.(-92.3)

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

Hp = -134,5 - 276,9

Hp = - 411,4 КДж.моль^-1

• 3^О Крок: Обчисліть кількість ентальпії реагентів (Hr), помноживши кількість в моль на задану ентальпію, а потім додавши результати:

Примітка: як Cl₂ це проста речовина, тому його ентальпія дорівнює 0.

Hr = CH реагент₄ + Cl реагент₂

Год = 1.(-74.8) + 3.(0)

Hr = -74,8 + 0

Hr = -74,8 КДж.моль^-1

• 4^О Крок: Обчисліть зміну ентальпії, використовуючи значення, знайдені на попередніх кроках у наступному виразі:

Х^О_f = Hp - Hr

Х^О_f = - 411,4 - (-74,8)

Х^О_f = -411,4 + 74,8

Х^О_f = -336,6 КДж.моль^-1

2-й приклад (UEM-PR): Приготувати газоподібний кисень у лабораторії можна шляхом ретельного нагрівання хлорату калію за реакцією:

2KClO_3(и) → 2KCl_(s) + 3O_2(g) ΔH= +812 КДж/моль

Вважаючи, що ентальпія KCl_(s) коштує +486 КДж/моль і, враховуючи систему при 25 °C і 1 атм, яке значення ентальпії KClO за замовчуванням_3(и) в кДж/моль?

Щоб визначити ентальпію однієї зі складових рівняння зі знання зміни ентальпії, ми повинні виконати такі дії:

• 1^О Крок: Перевірте, чи збалансоване рівняння. Якщо ні, він повинен бути збалансований.

Рівняння, надане вправою, є збалансованим, тому ми маємо 2 моль KclO₃ в реагенті і 2 моль KCl і 3 моль O₂ на продукти.

• 2^О Крок: Обчисліть кількість ентальпії продуктів (Hp), помноживши кількість в моль на подану ентальпію, а потім додавши результати:

Примітка: як О₂ це проста речовина, тому його ентальпія дорівнює 0.

Hp = добуток KCl+ продукт O₂

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

Hp = +972 + 0

Hp = 972 КДж.моль^-1

• 3^О Крок: Обчисліть ентальпію реагенту KClO₃, використовуючи варіацію ентальпії, надану в заяві, і ентальпію продуктів, розраховану на попередньому кроці, у такому виразі:

Х^О_f = Hp - Hr

812= 972 - 2.(год.)

2 год = 972-812

2 год = 160

Hr = 160
2

Hr = 80 кДж/моль

Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm