Kuinka lasketaan reaktion entalpiat

Entalpia liittyy lämpöön, joka joko vapautuu reaktion avulla tai tarvitaan reaktion tapahtumiseen. Se liittyy aineen sidosten vahvuuteen, koska näissä sidoksissa on potentiaalista energiaa.

Entalpian ymmärtämiseksi ensimmäinen energia ja termodynamiikka on ymmärrettävä. Mikä on termodynamiikka? Se on määrällinen energiansiirtojen ja muutosten tutkimus.

Energiaa on monia: sähköenergia, potentiaali vs. kineettinen energia, kemiallinen (sidos) energia tai lämpö. Atomeilla tai molekyyleillä voi olla sähköenergia siinä mielessä, että elektroneja voidaan hankkia tai luovuttaa. Sähköenergia on äärimmäisen tärkeää, koska elektronien käyttäytyminen määrää atomin, molekyylin tai aineen reagoinnin.

sähköenergiaa molekyylien määrä liittyy vakauden käsitteeseen: Mitä elektronit haluavat tehdä. Orbitalit haluta täytetään. Positiiviset ja negatiiviset varaukset houkuttelevat toisiaan saadakseen pienimmän mahdollisen energiatason. Hiukkaset samalla latauksella karkottaa toisiaan. Tämä auttaa ennustamaan mitä elektronit tekevät.

Muodostettaessa atomien välisiä sidoksia energia joko vapautuu tai sitä tarvitaan. Elementtien yhteen kiinnittämiseen tarvittavaa energiamäärää kutsutaan sidosenergia.

Energiansiirrot ja muunnokset:

• Törmäykset siirtävät liike-energiaa liikkuvasta kohteesta toiseen esineeseen.
• Kuuma aine viileämmän aineen vieressä johtaa energian (lämpö) siirtymiseen toisistaan.
• Potentiaalinen energia siirtyy kineettiseen energiaan, kun kivi putoaa reunasta. Kun kallio osuu maahan, sen liike-energia muuttuu lämpöenergiaksi.
• Palamisreaktiossa kemiallinen energia muuttuu lämpöenergiaksi.
• Reaktioissa, jotka muuttavat molekyylirakennetta, energiaa joko tarvitaan tai vapautetaan.

Laki energian säästämisestä toteaa, että energiaa ei luoda eikä tuhota.

järjestelmän käsite ja ympäristö suljetussa järjestelmässä on erittäin tärkeä termodynamiikassa. Kun mittaat lämpötilan muutoksia, mitataan energian siirtymistä järjestelmästä ympäristöön (tai päinvastoin). Energian kokonaismäärä ei muutu, se vain siirtyy.

Entalpia (H) on termodynaaminen toiminto, joka kuvaa lämpövirtaa ja ilmaistaan ​​kJ / mol. On tärkeää huomata, että entalpia ei ole ehdottomasti lämpömittari, vaan se liittyy paineeseen ja tilavuuteen, kuten alla olevasta kaavasta näet.

muodostumisen entalpia on entalpian ero yhdisteen ja alkuaineiden välillä, joista se on valmistettu.

H = E + pV

H = entalpia, E = energia, s = paine, V = tilavuus

Ensimmäinen termodynamiikan laki toteaa, että järjestelmän ja sen ympäristön energia pysyy vakiona ja on lämmön summa (q) ja työ (w), jotka tapahtuvat kyseisessä järjestelmässä.

ΔE = q + w

Työ on myös energian virtaus järjestelmän ja sen ympäristön välillä. Helppo tapa visualisoida työ energiansiirtona on kuvitella männät, jotka liikkuvat, kun niihin kohdistuu voima.

Hessin laki: Kun reaktion vaiheiden osoittamiseksi on kaksi tai useampia tasapainotettuja kemiallisia yhtälöitä, muutos entalpiassa nettoyhtälö on kunkin yksittäisen yhtälön entalpioiden muutoksen summa.

Tämä tukee sitä tosiasiaa, että entalpia on a valtion toiminto, mikä tarkoittaa, että kuljettu tie ei vaikuta lopputulokseen entalpian mittaamisen kannalta. Tämä on yhdenmukaista energiansäästölain kanssa, jossa energiaa ei luoda eikä tuhota.

Kun aineet siirtyvät faasien välillä (kiinteät, nestemäiset, kaasut), energiansiirto voidaan kuvata seuraavalla kaavalla:

q = nC_mΔT

q = lämpö, n = moolit, C__m = molaarinen lämpökapasiteetti, _Δ__T = lämpötilan muutos

Ominaislämpökapasiteetti = energiamäärä, joka tarvitaan nostamaan 1 kg materiaalin lämpötilaa 1 celsiusasteella

Molaarinen ominaislämpökapasiteetti = energiamäärä, joka tarvitaan yhden moolimateriaalin lämpötilan nostamiseen yhdellä yksiköllä

Esimerkki 1: Laske lämpötilan muutos, joka saadaan lisäämällä 250 J lämpöenergiaa 0,50 mooliin elohopeaa.

Visualisoi lämpöjärjestelmän ja sen ympäristön kaavio nuolen suuntaan osaksi systeemi.

Käytä kaavaa: q = nC_mΔT

Koska sinulta kysytään lämpötilan muutosta, järjestät kaavan uudelleen:

ΔT = q / nC_m

Etsi elohopean molaarinen lämpökapasiteetti: 28,3 J / mol K

ΔT = 250 J / (p.50 mol) (28,3 J / mol K)
ΔT = 17,7 K.

Lasketaan muodostumisen entalpia sisältää tasapainotettujen kemiallisten yhtälöiden kirjoittamisen ja kunkin vaiheen entalpian muutoksen yhdistämisen. Sinun on pienennettävä yhtälöitä siten, että ratkaiset yhdelle kysymyksessä määritellyn atomin atomille. Prosessi on hyvin määritelty alla olevassa esimerkissä.

Esimerkki 2: Laske entalpian muutos hiilimonoksidimoolia kohti hiilimonoksidin reaktiossa hapen kanssa, jolloin saadaan hiilidioksidia.

Happipitoisuudella poltettu hiili johtaa hiilimonoksidiin (CO), mutta kun happea on riittävästi, tuote on hiilidioksidia (CO₂).

2 C (s) -> + O₂ (g) -> 2 CO (g)

AH = -221,0 kJ

2 C (s) + O₂ (g) -> CO₂ (g)

AH = -393,5 kJ

Järjestä ensimmäinen yhtälö uudelleen ja käännä ΔH päinvastaiseksi ja tasapainota sitten toinen yhtälö.

2 CO 9g) -> 2 C (s) + O₂ (g)

AH = +221,0 kJ

2C (s) +20₂ (g) -> 2 CO₂ (g)

AH = (2 mol) (- 393,5 kJ) = -787,0 kJ

Peruuta '2 C (s)' ja 'O₂'ensimmäisen yhtälön oikealta puolelta toisen yhtälön vasemmalla puolella olevien vastaavien kanssa seuraavien tavoitteiden saavuttamiseksi:

2 CO (g) + O₂ (g) -> 2 CO₂ (g)

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

Koska yhtälö pyytää 1 moolia CO: ta₂, ei 2, jaa kaikki yhtälön osat 2: lla tämän saavuttamiseksi.

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

AH = -566,0 kJ / 2 = -283,0 kJ

Kalorimetria on tieteellinen mittaus lämmönsiirrosta järjestelmästä ympäristöön tai päinvastoin. On olemassa kahden tyyppisiä kalorimetrejä; toisessa paine pysyy vakiona ja toisessa paine voi muuttua. Jatkuvassa paineessa olevassa järjestelmässä on tapahtunut laajennustöitä, jos tilavuus muuttuu. Yksi skenaario, jossa näin voi tapahtua, on, kun kemialliseen prosessiin liittyy kaasuja.