- Iepriekšējā koncepcija, lai saprastu reakcijas siltumu: atšķirības starp ΔH un ΔHº
- Veidošanās siltums
- Reakcijas entalpijas aprēķins
- 1- Eksperimentāls aprēķins
- 2- Teorētiskais aprēķins
- Atsauces
Reakcijas siltuma vai entalpija reakcijas (SH) ir izmaiņas entalpija ķīmiskā reakcijā, kas notiek pie konstanta spiediena. Tā ir termodinamiskā mērvienība, kas noder, lai aprēķinātu enerģijas daudzumu uz molu, kas izdalās vai rodas reakcijā.
Tā kā entalpiju iegūst no spiediena, tilpuma un iekšējās enerģijas, kas visas ir stāvokļa funkcijas, entalpija ir arī stāvokļa funkcija.
ΔH vai entalpijas izmaiņas parādījās kā mērvienība, kas paredzēta sistēmas enerģijas izmaiņu aprēķināšanai, kad kļuva pārāk grūti atrast ΔU, vai sistēmas iekšējās enerģijas izmaiņas, vienlaikus mērot siltuma un darba daudzumu nomainīts.
Ņemot vērā pastāvīgu spiedienu, entalpijas izmaiņas ir vienādas ar siltumu un to var izmērīt kā ΔH = q.
Tad rodas apzīmējums ΔHº vai ΔHº r, lai izskaidrotu precīzu reakcijas siltuma temperatūru un spiedienu ΔH.
Reakcijas standarta entalpiju simbolizē ΔHº vai ΔHºrxn, un tai var būt gan pozitīvas, gan negatīvas vērtības. ΔHº vienības ir kiloJoules uz mola vai kj / mol.
Iepriekšējā koncepcija, lai saprastu reakcijas siltumu: atšķirības starp ΔH un ΔHº
Δ = apzīmē entalpijas izmaiņas (produktu entalpija, atskaitot reaģentu entalpiju).
Pozitīva vērtība norāda, ka produktiem ir augstāka entalpija vai ka tā ir endotermiska reakcija (nepieciešams karstums).
Negatīva vērtība norāda, ka reaģentiem ir augstāka entalpija vai ka tā ir eksotermiska reakcija (rodas siltums).
º = nozīmē, ka reakcija ir standarta entalpijas maiņa un notiek iepriekš iestatītā spiedienā / temperatūrā.
r = apzīmē, ka šīs izmaiņas ir reakcijas entalpija.
Standarta stāvoklis: cieta vai šķidruma standarta stāvoklis ir tīra viela, kuras spiediens ir 1 bar vai kāda ir tā pati 1 atmosfēra (105 Pa) un temperatūra 25 ° C, vai kāda ir tā pati 298 K .
ΔHº r ir standarta reakcijas siltums vai standarta reakcijas entalpija, un tāpat kā ΔH tas mēra arī reakcijas entalpiju. Tomēr ΔHºrxn notiek "standarta" apstākļos, kas nozīmē, ka reakcija notiek 25 ° C un 1 atm.
ΔH mērīšanas ieguvums standarta apstākļos ir spēja saistīt vienu ΔHº vērtību ar citu, jo tie notiek vienādos apstākļos.
Veidošanās siltums
Ķīmiskās vielas standarta veidošanās siltums ΔH f º ir siltuma daudzums, kas absorbēts vai atbrīvots, veidojot 1 ķimikāliju pie 25 grādiem pēc Celsija un 1 joslu no tās elementiem to standarta stāvokļos.
Elements ir standarta stāvoklī, ja tas ir visstabilākajā formā un fizikālā stāvoklī (ciets, šķidrs vai gāze) pie 25 grādiem pēc Celsija un 1 bāra.
Piemēram, oglekļa dioksīda veidošanās standarta karstumā kā reaģenti ir iesaistīts skābeklis un ogleklis.
Skābeklis ir stabilāks kā O 2 gāzes molekulas , savukārt ogleklis ir stabilāks kā ciets grafīts. (Grafīts standarta apstākļos ir stabilāks nekā dimants).
Lai izteiktu definīciju citā veidā, standarta veidošanās siltums ir īpašs standarta reakcijas siltuma veids.
Reakcija ir 1 molu ķīmiskas vielas veidošanās no tās elementiem to standarta stāvokļos standarta apstākļos.
Standarta veidošanās siltumu sauc arī par formācijas standarta entalpiju (lai gan patiesībā tās ir entalpijas izmaiņas).
Pēc definīcijas paša elementa veidošanās neradītu nekādas izmaiņas entalpijā, tāpēc standarta reakcijas karstums visiem elementiem ir nulle (Cai, 2014).
Reakcijas entalpijas aprēķins
1- Eksperimentāls aprēķins
Entalpiju var izmērīt eksperimentāli, izmantojot kalorimetru. Kalorimetrs ir instruments, ar kura palīdzību paraugs tiek reaģēts caur elektriskiem kabeļiem, kas nodrošina aktivizācijas enerģiju. Paraugs atrodas traukā, kuru ieskauj ūdens, kuru nepārtraukti maisa.
Izmērot ar temperatūras izmaiņām, kas rodas, reaģējot ar paraugu, un zinot ūdens īpatnējo siltumu un tā masu, reakcijā izdalīto vai absorbēto siltumu aprēķina, izmantojot vienādojumu q = Cesp xmx ΔT.
Šajā vienādojumā q ir siltums, Cesp ir ūdens īpatnējais siltums, kas vienāds ar 1 kaloriju uz gramu, m ir ūdens masa un ΔT ir temperatūras izmaiņas.
Kalorimetrs ir izolēta sistēma, kurai ir pastāvīgs spiediens, tātad ΔH r = q
2- Teorētiskais aprēķins
Entalpijas izmaiņas nav atkarīgas no konkrētā reakcijas ceļa, bet tikai no produktu un reaģentu enerģijas līmeņa pasaulē. Entalpija ir stāvokļa funkcija, un kā tāda tā ir piedeva.
Lai aprēķinātu reakcijas standarta entalpiju, mēs varam saskaitīt reaģentu veidošanās standarta entalpijas un atņemt to no produktu veidošanās standarta entalpiju summas (Boundless, SF). Matemātiski izsakoties, tas dod mums:
.DELTA.H r ° = Σ .DELTA.H f ° (produkti) - Σ .DELTA.H f ° (reaģenti).
Reakciju entalpijas parasti aprēķina no reaģentu veidošanās entalpiem normālos apstākļos (spiediens 1 bar un temperatūra 25 grādi pēc Celsija).
Lai izskaidrotu šo termodinamikas principu, mēs aprēķināsim reakcijas entalpiju metāna (CH 4 ) sadegšanai pēc formulas:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
Lai aprēķinātu reakcijas standarta entalpiju, mums katram reakcijā iesaistītajam reaģentam un produktam jāatrod standarta veidošanās entalpijas.
Parasti tos var atrast pielikumā vai dažādās tiešsaistes tabulās. Šai reakcijai ir nepieciešami šādi dati:
H f ° CH 4 (g) = -75 kjouli / mol.
H f º O 2 (g) = 0 kjoulu / mol.
H f ° CO 2 (g) = -394 kjouli / mol.
H f º H 2 O (g) = -284 kjouli / mol.
Ņemiet vērā, ka, tā kā tā ir normālā stāvoklī, skābekļa gāzes veidošanās standarta entalpija ir 0 kJ / mol.
Zemāk mēs apkopojam mūsu standarta veidošanās entalpijas. Ņemiet vērā - tā kā vienības ir kJ / mol, mums jāsareizina ar stehiometriskajiem koeficientiem līdzsvarotās reakcijas vienādojumā (Leaf Group Ltd, SF).
.DELTA.H Σ f ° (produkti) .DELTA.H = f º CO 2 +2. DELTA.H f º H 2 O
Σ ΔH f º (produkti) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol
.DELTA.H Σ f ° (reaģenti) .DELTA.H = f º CH 4 + AH f º O 2
Σ ΔH f º (reaģenti) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol
Tagad mēs varam atrast reakcijas standarta entalpiju:
ΔH r ° = Σ ΔH f º (produkti) - Σ ΔH f º (reaģenti) = (- 962) - (- 75) =
ΔH r ° = - 887kJ / mol.
Atsauces
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 11. jūnijs). Reakcijas definīcijas entalpija. Atgūts no domas: domaco.com.
- (SF). Reakcijas standarta entalpija. Atgūts no neizmērojamā: neizmērojams.com.
- Cai, E. (2014, 11. marts). standarta veidošanās siltums. Atgūts no ķīmisko statistiku: Chemicalstatistician.wordpress.com.
- Clark, J. (2013, maijs). Dažādas entalpijas izmaiņu definīcijas. Atgūts no chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
- Jonathan Nguyen, GL (2017, 9. februāris). Veidošanās standarta entalpija. Atgūts no chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
- SIA „Leaf Group” (SF). Kā aprēķināt reakcijas entalpijas. Atgūts no zinātniskās izpētes: sciencing.com.
- Rachel Martin, EY (2014, 7. maijs). Reakcijas siltums. Atgūts no chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.