Πώς να υπολογίσετε Ενθαλπίες αντίδρασης

Το Enthalpy σχετίζεται με τη θερμότητα που εκπέμπεται είτε από αντίδραση είτε απαιτείται για να λάβει χώρα αντίδραση. Συνδέεται με την ισχύ των δεσμών σε μια ουσία επειδή υπάρχει πιθανή ενέργεια σε αυτούς τους δεσμούς.

Για να κατανοήσουμε την ενθαλπία, πρέπει να κατανοήσουμε την πρώτη ενέργεια και τη θερμοδυναμική. Τι είναι η θερμοδυναμική; Είναι το ποσοτικός μελέτη μεταβιβάσεων και μετασχηματισμών ενέργειας.

Υπάρχουν πολλές μορφές ενέργειας: ηλεκτρική ενέργεια, δυναμικό έναντι κινητικής ενέργειας, χημική ενέργεια (δεσμός) ή θερμότητα. Τα άτομα ή τα μόρια μπορούν να έχουν ηλεκτρική ενέργεια με την έννοια ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να αποκτηθούν ή να δωρηθούν. Η ηλεκτρική ενέργεια είναι εξαιρετικά σημαντική επειδή η συμπεριφορά των ηλεκτρονίων καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο αντιδρά ένα άτομο, ένα μόριο ή μια ουσία.

ο ηλεκτρική ενέργεια των μορίων σχετίζεται με την έννοια της σταθερότητας: Τι ηλεκτρόνια θέλουν να κάνουν. Τροχιακά θέλω να συμπληρωθεί. Τα θετικά και αρνητικά φορτία προσελκύουν το ένα το άλλο για να επιτύχουν το χαμηλότερο δυνατό επίπεδο ενέργειας. Τα σωματίδια με την ίδια φόρτιση θα

Στο σχηματισμό δεσμών μεταξύ ατόμων, η ενέργεια είτε απελευθερώνεται είτε απαιτείται. Η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για τη σύνδεση στοιχείων μαζί αναφέρεται ως δεσμός ενέργειας.

Μεταφορές και μετασχηματισμοί ενέργειας:

• Οι συγκρούσεις μεταφέρουν κινητική ενέργεια από ένα κινούμενο αντικείμενο σε άλλο αντικείμενο.
• Μια καυτή ουσία δίπλα σε μια ψυχρότερη ουσία θα έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά ενέργειας (θερμική) από τη μία στην άλλη.
• Η πιθανή ενέργεια μεταφέρεται στην κινητική ενέργεια όταν πέφτει ένας βράχος από ένα περβάζι. Όταν ο βράχος χτυπήσει το έδαφος, η κινητική του ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.
• Σε μια αντίδραση καύσης, η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.
• Σε αντιδράσεις που αλλάζουν μοριακό μακιγιάζ, απαιτείται ενέργεια ή απελευθερώνεται.

ο Νόμος για τη διατήρηση της ενέργειας δηλώνει ότι η ενέργεια δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται.

ο έννοια ενός συστήματος και των περιβαλλόντων σε ένα κλειστό σύστημα είναι πολύ σημαντικό στη θερμοδυναμική. Όταν μετράτε τις μεταβολές της θερμοκρασίας, μετράτε τη μεταφορά ενέργειας από το σύστημα στο περιβάλλον (ή το αντίστροφο). Η συνολική ποσότητα ενέργειας δεν αλλάζει, μεταφέρεται μόνο.

Ενθαλπία (Η) είναι η θερμοδυναμική συνάρτηση που περιγράφει τη ροή θερμότητας και εκφράζεται σε kJ / mol. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ενθαλπία δεν είναι αυστηρά ένα μέτρο θερμότητας αλλά σχετίζεται με την πίεση και τον όγκο, όπως μπορείτε να δείτε στον παρακάτω τύπο.

ο ενθαλπία σχηματισμού είναι η διαφορά στην ενθαλπία μεταξύ μιας ένωσης και των στοιχείων από τα οποία αποτελείται.

Η = Ε + pV

Η = ενθαλπία, μι = ενέργεια, Π = πίεση, Β = όγκος

Πρώτος Νόμος Θερμοδυναμικής δηλώνει ότι η ενέργεια ενός συστήματος συν το περιβάλλον του παραμένει σταθερή και είναι ένα άθροισμα της θερμότητας (ε) και το έργο (β) που λαμβάνουν χώρα σε αυτό το σύστημα.

ΔΕ = q + β

Η εργασία είναι επίσης μια ροή ενέργειας μεταξύ ενός συστήματος και του περιβάλλοντός του. Ένας εύκολος τρόπος για να απεικονίσετε την εργασία ως μεταφορά ενέργειας είναι να φανταστείτε τα έμβολα που κινούνται όταν ασκείται δύναμη πάνω τους.

Ο νόμος του Έσση: Όταν υπάρχουν δύο ή περισσότερες ισορροπημένες χημικές εξισώσεις που δείχνουν τα βήματα μιας αντίδρασης, η αλλαγή της ενθαλπίας για το καθαρή εξίσωση είναι το άθροισμα της αλλαγής ενθαλπίας για κάθε μεμονωμένη εξίσωση.

Αυτό υποστηρίζει το γεγονός ότι η ενθαλπία είναι συνάρτηση κατάστασης, που σημαίνει ότι η διαδρομή που ακολουθεί δεν επηρεάζει το τελικό αποτέλεσμα όσον αφορά τη μέτρηση της ενθαλπίας. Αυτό συνάδει με το νόμο της διατήρησης της ενέργειας στον οποίο η ενέργεια δεν δημιουργείται ούτε καταστρέφεται.

Όταν οι ουσίες μεταβαίνουν μεταξύ των φάσεων (στερεό, υγρό, αέριο), η μεταφορά ενέργειας μπορεί να περιγραφεί με τον ακόλουθο τύπο:

q = nC_ΜΔΤ

ε = θερμότητα, ν = moles, C__Μ = ικανότητα μοριακής θερμότητας, _Δ__T = αλλαγή θερμοκρασίας

Ειδική θερμική ικανότητα = η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 kg υλικού κατά 1 βαθμό Κελσίου

Μοριακή Ειδική Θερμική Χωρητικότητα = η ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για την αύξηση της θερμοκρασίας 1 mole υλικού κατά 1 μονάδα

Παράδειγμα 1: Υπολογίστε την αλλαγή θερμοκρασίας που προκύπτει από την προσθήκη 250 J θερμικής ενέργειας σε 0,50 moles υδραργύρου.

Οπτικοποιήστε το διάγραμμα του συστήματος θερμότητας και των περιβαλλόντων με την κατεύθυνση του βέλους σε το σύστημα.

Χρησιμοποιήστε τον τύπο: q = nC_ΜΔΤ

Δεδομένου ότι σας ζητείται η αλλαγή της θερμοκρασίας, αναδιατάξτε τον τύπο:

ΔΤ = q / nC_Μ

Αναζητήστε τη μοριακή θερμική ικανότητα του υδραργύρου: 28,3 J / mol K

ΔΤ = 250 J / (σελ. 50 mol) (28,3 J / mol K)
ΔΤ = 17,7 Κ

Υπολογισμός του ενθαλπία σχηματισμού περιλαμβάνει τη σύνταξη ισορροπημένων χημικών εξισώσεων και το συνδυασμό της αλλαγής στην ενθαλπία κάθε βήματος. Πρέπει να μειώσετε τις εξισώσεις με τέτοιο τρόπο ώστε να επιλύσετε ένα μόνο άτομο του ατόμου που καθορίζεται στην ερώτηση. Η διαδικασία ορίζεται καλά στο παρακάτω παράδειγμα.

Παράδειγμα 2: Υπολογίστε την αλλαγή ενθαλπίας ανά γραμμομόριο μονοξειδίου του άνθρακα για την αντίδραση του μονοξειδίου του άνθρακα με οξυγόνο για να δώσει διοξείδιο του άνθρακα.

Ο άνθρακας που καίγεται με περιορισμένο οξυγόνο θα έχει ως αποτέλεσμα το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), ωστόσο, όταν υπάρχει αρκετό οξυγόνο, το προϊόν θα είναι διοξείδιο του άνθρακα (CO₂).

2 C (ες) -> + O₂ (g) -> 2 CO (g)

ΔΗ = -221,0 kJ

2 C + s + O₂ (ζ) -> CO₂ (σολ)

ΔΗ = -393,5 kJ

Αναδιάταξη της πρώτης εξίσωσης και αντιστροφή της ΔΗ και μετά εξισορρόπηση της δεύτερης εξίσωσης.

2 CO 9g) -> 2 C (s) + O₂ (σολ)

ΔΗ = +221,0 kJ

2 C + s + 2 O₂ (ζ) -> 2 CO₂ (σολ)

ΔΗ = (2 mol) (- 393,5 kJ) = -787,0 kJ

Ακυρώστε τα '2 C (ες)' και 'O₂«από τη δεξιά πλευρά της πρώτης εξίσωσης με τα ισοδύναμα στην αριστερή πλευρά της δεύτερης εξίσωσης για να επιτευχθούν τα εξής:

2 CO (g) + Ο₂ (ζ) -> 2 CO₂ (σολ)

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

Δεδομένου ότι η εξίσωση ζητά 1 mole CO₂, όχι 2, διαιρέστε όλα τα μέρη της εξίσωσης με 2 για να το επιτύχετε.

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

ΔΗ = -566,0 kJ / 2 = -283,0 kJ

Θερμιδομετρία είναι η επιστημονική μέτρηση της μεταφοράς θερμότητας από ένα σύστημα σε περιβάλλοντα ή αντίστροφα. Υπάρχουν δύο τύποι θερμιδόμετρων. ένα στο οποίο η πίεση παραμένει σταθερή και η άλλη όπου η πίεση μπορεί να αλλάξει. Σε ένα σύστημα με σταθερή πίεση, εάν υπάρχει αλλαγή όγκου, τότε έχουν πραγματοποιηθεί εργασίες επέκτασης. Ένα σενάριο όπου αυτό μπορεί να συμβεί είναι όταν μια χημική διαδικασία περιλαμβάνει αέρια.