Как да изчислим енталпиите на реакцията

Енталпията е свързана с топлината, която се отделя от реакция или е необходима за протичането на реакцията. Това е свързано със силата на връзките в дадено вещество, тъй като в тези връзки има потенциална енергия.

За да се разбере енталпията, първо трябва да се разберат енергията и термодинамиката. Какво е термодинамика? Това е количествен изследване на енергийните трансфери и трансформации.

Има много форми на енергия: електрическа енергия, потенциална спрямо кинетична енергия, химическа (свързваща) енергия или топлина. Атомите или молекулите могат да имат електрическа енергия в смисъл, че електроните могат да бъдат получени или дарени. Електрическата енергия е изключително важна, защото поведението на електроните определя как реагира атом, молекула или вещество.

The електрическа енергия на молекулите се отнася до концепцията за стабилност: Какво искат да правят електроните. Орбитали искам да бъде попълнено. Положителните и отрицателните заряди се привличат взаимно, за да получат възможно най-ниското енергийно ниво. Частиците със същия заряд ще

При образуването на връзки между атомите енергията се освобождава или се изисква. Количеството енергия, което е необходимо за свързване на елементи заедно, се нарича свързваща енергия.

Енергийни трансфери и трансформации:

• Сблъсъците пренасят кинетичната енергия от движещ се обект към друг обект.
• Горещо вещество до по-хладно вещество ще доведе до пренос на енергия (топлинна) от едната към другата.
• Потенциалната енергия се прехвърля в кинетична енергия, когато скала падне от перваза. Когато скалата се удари в земята, нейната кинетична енергия се трансформира в топлинна енергия.
• При реакция на горене химическата енергия се трансформира в топлинна енергия.
• При реакции, които променят молекулярния грим, енергията се изисква или се освобождава.

The Закон за опазване на енергията заявява, че енергията нито се създава, нито се унищожава.

The концепция за система и обкръжение в затворена система е много важно в термодинамиката. Когато измервате температурните промени, измервате трансфера на енергия от системата към околната среда (или обратно). Общото количество енергия не се променя, а само се прехвърля.

Енталпия (З.) е термодинамичната функция, която описва топлинния поток и се изразява в kJ / mol. Важно е да се отбележи, че енталпията не е строго мярка за топлина, а е свързана с налягане и обем, както можете да видите във формулата по-долу.

The енталпия на образуването е разликата в енталпията между съединението и елементите, от които е изградено.

H = E + pV

З. = енталпия, Е. = енергия, стр = налягане, V = обем

Първи закон на термодинамиката заявява, че енергията на системата плюс заобикалящата я среда остава постоянна и представлява сбор от топлината (q) и работата (w), които се провеждат в тази система.

ΔE = q + w

Работата е и поток на енергия между системата и околната среда. Един лесен начин да визуализирате работата като пренос на енергия е да си представите бутала, които се движат, когато върху тях се упражнява сила.

Законът на Хес: Когато има две или повече балансирани химични уравнения, които да показват стъпките на реакцията, промяната в енталпията за нетно уравнение е сумата от промяната в енталпиите за всяко отделно уравнение.

Това подкрепя факта, че енталпията е a държавна функция, което означава, че изминатият път не влияе на крайния резултат от гледна точка на измерване на енталпията. Това е в съответствие със закона за запазване на енергията, при който енергията нито се създава, нито се унищожава.

Когато веществата преминават между фази (твърдо вещество, течност, газ), енергийният трансфер може да бъде описан със следната формула:

q = nC_мΔT

q = топлина, н = бенки, C__м = моларен топлинен капацитет, _Δ__T = промяна в температурата

Специфичен топлинен капацитет = количеството енергия, необходимо за повишаване на температурата на 1 кг материал с 1 градус по Целзий

Моларен специфичен топлинен капацитет = количеството енергия, необходимо за повишаване на температурата на 1 мол материал с 1 единица

Пример 1: Изчислете температурната промяна в резултат на добавяне на 250 J топлинна енергия към 0,50 мола живак.

Визуализирайте диаграмата на отоплителната система и околностите с посоката на стрелката в системата.

Използвайте формулата: q = nC_мΔT

Тъй като от вас се иска промяната в температурата, вие пренареждате формулата:

ΔT = q / nC_м

Потърсете моларния топлинен капацитет на живака: 28,3 J / mol K

ΔT = 250 J / (p.50 mol) (28.3 J / mol K)
ΔT = 17,7 K

Изчисляване на енталпия на образуването включва писане на балансирани химични уравнения и комбиниране на промяната в енталпията на всяка стъпка. Трябва да намалите уравненията по такъв начин, че да решите за един атом от атома, посочен във въпроса. Процесът е добре дефиниран в примера по-долу.

Пример 2: Изчислете изменението на енталпията на мол въглероден оксид за реакцията на въглероден оксид с кислород, за да се получи въглероден диоксид.

Въглеродът, изгорен с ограничен кислород, ще доведе до въглероден окис (CO), но когато има достатъчно кислород, продуктът ще бъде въглероден диоксид (CO₂).

2 C (s) -> + O₂ (g) -> 2 CO (g)

ΔH = -221,0 kJ

2 C (s) + O₂ (g) -> CO₂ (ж)

ΔH = -393,5 kJ

Пренаредете първото уравнение и обърнете ΔH, след което балансирайте второто уравнение.

2 CO 9g) -> 2 C (s) + O₂ (ж)

ΔH = +221,0 kJ

2 C (s) + 2 O₂ (g) -> 2 CO₂ (ж)

ΔH = (2 mol) (- 393,5 kJ) = -787,0 kJ

Отменете „2 C (s)“ и „O₂„от дясната страна на първото уравнение с еквивалентите от лявата страна на второто уравнение, за да се постигне следното:

2 CO (g) + O₂ (g) -> 2 CO₂ (ж)

ΔH = (221,0 kJ) + (-787,0 kJ) = -566,0 kJ

Тъй като уравнението изисква 1 мол CO₂, а не 2, разделете всички части на уравнението на 2, за да постигнете това.

CO (g) + 1/2 O2 (g) -> CO2 (g)

ΔH = -566,0 kJ / 2 = -283,0 kJ

Калориметрия е научното измерване на преноса на топлина от система към околната среда или обратно. Има два вида калориметри; единият, при който налягането остава постоянно, а другият, където налягането може да се промени. В система с постоянно налягане, ако има промяна на обема, е настъпила работа по разширяване. Един сценарий, при който това може да се случи, е когато химичен процес включва газове.