Come calcolare le entalpie di reazione

L'entalpia è correlata al calore che viene emesso da una reazione o richiesto perché avvenga una reazione. È correlato alla forza dei legami in una sostanza perché c'è energia potenziale in quei legami.

Per comprendere l'entalpia, è necessario prima capire l'energia e la termodinamica. Che cos'è la termodinamica? È il quantitativa studio dei trasferimenti e delle trasformazioni di energia.

Esistono molte forme di energia: energia elettrica, energia potenziale contro energia cinetica, energia chimica (di legame) o calore. Gli atomi o le molecole possono avere energia elettrica nel senso che gli elettroni possono essere acquisiti o donati. L'energia elettrica è estremamente importante perché il comportamento degli elettroni determina come reagisce un atomo, una molecola o una sostanza.

Il energia elettrica di molecole si riferisce al concetto di stabilità: cosa vogliono fare gli elettroni. Orbitali volere Essere riempito. Le cariche positive e negative si attraggono per ottenere il livello di energia più basso possibile. Le particelle con la stessa carica saranno

Nella formazione dei legami tra gli atomi, l'energia viene rilasciata o richiesta. La quantità di energia necessaria per legare insieme gli elementi è indicata come energia di legame.

Trasferimenti e trasformazioni di energia:

• Le collisioni trasferiscono energia cinetica da un oggetto in movimento a un altro oggetto.
• Una sostanza calda accanto a una sostanza più fredda provocherà un trasferimento di energia (termica) dall'una all'altra.
• L'energia potenziale si trasferisce in energia cinetica quando una roccia cade da una sporgenza. Quando la roccia colpisce il suolo, la sua energia cinetica si trasforma in energia termica.
• In una reazione di combustione, l'energia chimica viene trasformata in energia termica.
• Nelle reazioni che modificano la composizione molecolare, l'energia è richiesta o rilasciata.

Il Legge di conservazione dell'energia afferma che l'energia non si crea né si distrugge.

Il concetto di sistema e dintorni in un sistema chiuso è molto importante in termodinamica. Quando si misurano le variazioni di temperatura, è il trasferimento di energia dal sistema all'ambiente (o viceversa) che si misura. La quantità totale di energia non cambia, viene solo trasferita.

entalpia (H) è la funzione termodinamica che descrive il flusso di calore ed è espressa in kJ/mol. È importante notare che l'entalpia non è strettamente una misura del calore ma è correlata alla pressione e al volume, come puoi vedere nella formula seguente.

Il entalpia di formazione è la differenza di entalpia tra un composto e gli elementi che lo compongono.

H = E + pV

H = entalpia, E = energia, p = pressione, V = volume

Prima Legge della Termodinamica afferma che l'energia di un sistema più l'ambiente circostante rimane costante ed è una somma del calore (q) e il lavoro (w) che si verificano in tale sistema.

E = q + w

Il lavoro è anche un flusso di energia tra un sistema e l'ambiente circostante. Un modo semplice per visualizzare il lavoro come un trasferimento di energia è immaginare pistoni che si muovono quando viene esercitata una forza su di essi.

Legge di Hess: Quando ci sono due o più equazioni chimiche bilanciate per mostrare le fasi di una reazione, la variazione di entalpia per il equazione netta è la somma della variazione di entalpie per ogni singola equazione.

Ciò supporta il fatto che l'entalpia è a funzione di stato, il che significa che il percorso intrapreso non influisce sul risultato finale in termini di misurazione dell'entalpia. Ciò è in linea con la legge di conservazione dell'energia in cui l'energia non viene né creata né distrutta.

Quando le sostanze transitano tra le fasi (solido, liquido, gassoso) il trasferimento di energia può essere descritto con la seguente formula:

q = nC_mΔT

q = calore, n = moli, C__m = capacità termica molare, _Δ__T = cambiamento di temperatura

Capacità termica specifica = la quantità di energia necessaria per aumentare la temperatura di 1 kg di materiale di 1 grado Celsius

Capacità termica specifica molare = la quantità di energia richiesta per aumentare la temperatura di 1 mole di materiale di 1 unità

Esempio 1: Calcola la variazione di temperatura che risulta dall'aggiunta di 250 J di energia termica a 0,50 moli di mercurio.

Visualizza lo schema dell'impianto di riscaldamento e dintorni con la direzione della freccia in movimento in il sistema.

Usa la formula: q = nC_mT

Poiché ti viene chiesto il cambio di temperatura, riorganizzi la formula:

T = q/nC_m

Cerca la capacità termica molare del mercurio: 28,3 J/mol K

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

Calcolare il entalpia di formazione comporta la scrittura di equazioni chimiche bilanciate e la combinazione della variazione di entalpia di ogni passaggio. Devi ridurre le equazioni in modo tale da risolvere per un singolo atomo dell'atomo specificato nella domanda. Il processo è ben definito nell'esempio seguente.

Esempio 2: Calcola la variazione di entalpia per mole di monossido di carbonio per la reazione del monossido di carbonio con l'ossigeno per dare anidride carbonica.

Il carbonio bruciato con ossigeno limitato si tradurrà in monossido di carbonio (CO), tuttavia, quando c'è ossigeno sufficiente, il prodotto sarà anidride carbonica (CO₂).

2 C(s) --> + O₂ (g) --> 2 CO (g)

H = -221.0 kJ

2 C(s) + O₂ (g) --> CO₂ (g)

H = -393,5 kJ

Riorganizzare la prima equazione e invertire ΔH, quindi bilanciare la seconda equazione.

2 CO 9g) --> 2 C(s) + O₂ (g)

H = +221,0 kJ

2 C(s) + 2 O₂ (g) --> 2 CO₂ (g)

ΔH = (2 mol)(-393,5 kJ) = -787.0 kJ

Cancella '2 C (s)' e 'O₂' dal lato destro della prima equazione con gli equivalenti sul lato sinistro della seconda equazione per ottenere quanto segue:

2 CO (g) + O₂ (g) --> 2 CO₂ (g)

ΔH = (221.0 kJ) + (-787,0 kJ) = -566.0 kJ

Poiché l'equazione richiede 1 mole di CO₂, non 2, dividi tutte le parti dell'equazione per 2 per ottenere questo risultato.

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

H = -566.0 kJ/2 = -283.0 kJ

calorimetria è la misura scientifica del trasferimento di calore da un sistema all'ambiente circostante o viceversa. Esistono due tipi di calorimetri; uno in cui la pressione rimane costante e l'altro in cui la pressione può cambiare. In un sistema a pressione costante, se c'è una variazione di volume, si è verificato un lavoro di espansione. Uno scenario in cui ciò può verificarsi è quando un processo chimico coinvolge i gas.