反応のエンタルピーを計算する方法

エンタルピーは、反応によって放出されるか、反応が起こるために必要な熱に関連しています。 それらの結合には位置エネルギーがあるので、それは物質の結合の強さに関係しています。

エンタルピーを理解するには、最初のエネルギーと熱力学を理解する必要があります。 熱力学とは何ですか？ それは 定量的 エネルギー伝達と変換の研究。

エネルギーには多くの形態があります：電気エネルギー、ポテンシャル対運動エネルギー、化学（結合）エネルギーまたは熱。 原子または分子は、電子を獲得または提供できるという意味で電気エネルギーを持つことができます。 電子の振る舞いが原子、分子、または物質の反応を決定するため、電気エネルギーは非常に重要です。

ザ・ 電気エネルギー 分子の数は、安定性の概念に関連しています。電子が何をしたいのか。 軌道 欲しいです 塗りつぶされます。 正電荷と負電荷は互いに引き付け合い、可能な限り低いエネルギーレベルを取得します。 同じ電荷を持つ粒子は 撃退 お互い。 これは、電子が何をするかを予測するのに役立ちます。

原子間の結合の形成では、エネルギーが放出されるか、必要になります。 要素を結合するために必要なエネルギー量は、 結合エネルギー。

エネルギー伝達と変換：

• 衝突は、運動エネルギーを移動するオブジェクトから別のオブジェクトに転送します。
• 冷たい物質の隣にある熱い物質は、一方から他方へのエネルギー（熱）の移動をもたらします。
• 岩が棚から落ちると、位置エネルギーが運動エネルギーに移動します。 岩が地面にぶつかると、その運動エネルギーが熱エネルギーに変換されます。
• 燃焼反応では、化学エネルギーが熱エネルギーに変換されます。
• 分子構成を変化させる反応では、エネルギーが必要になるか、放出されます。

ザ・ エネルギー保存の法則 エネルギーは生成も破壊もされないと述べています。

ザ・ 密閉されたシステムにおけるシステムとその周辺の概念 熱力学において非常に重要です。 温度変化を測定するとき、測定しているのはシステムから周囲への（またはその逆の）エネルギーの移動です。 エネルギーの総量は変化せず、伝達されるだけです。

エンタルピー (H）は、熱流を表す熱力学関数であり、kJ / molで表されます。 以下の式でわかるように、エンタルピーは厳密には熱の尺度ではなく、圧力と体積に関連していることに注意することが重要です。

ザ・ 生成エンタルピー 化合物とそれを構成する元素との間のエンタルピーの違いです。

H = E + pV

H =エンタルピー、 E =エネルギー、 p =圧力、 V =ボリューム

熱力学の第一法則 システムとその周囲のエネルギーは一定のままであり、熱の合計であると述べています（q）と仕事（w）そのシステムで行われている。

ΔE= q + w

仕事は、システムとその周囲の間のエネルギーの流れでもあります。 仕事をエネルギー伝達として視覚化する簡単な方法は、力が加えられたときに動くピストンを想像することです。

ヘスの法則： 反応のステップを示すために2つ以上のバランスの取れた化学反応式がある場合、 正味方程式 は、個々の方程式のエンタルピーの変化の合計です。

これは、エンタルピーが 状態関数、 これは、たどった経路がエンタルピーの測定に関して最終結果に影響を与えないことを意味します。 これは、エネルギーが生成も破壊もされないエネルギー保存の法則に沿ったものです。

物質が相（固体、液体、気体）間で遷移する場合、エネルギー伝達は次の式で表すことができます。

q = nC_mΔT

q =熱、 n =モル、C__m =モル熱容量、_Δ__T= 温度変化

比熱容量= 1kgの材料の温度を摂氏1度上げるのに必要なエネルギー量

モル比熱容量= 1モルの材料の温度を1単位上げるのに必要なエネルギー量

例1： 250Jの熱エネルギーを0.50モルの水銀に加えた結果生じる温度変化を計算します。

矢印の方向に向かって、熱システムとその周辺の図を視覚化します に システム。

次の式を使用します。 q = nC_mΔT

温度の変化を求められるので、式を再配置します。

ΔT = q / nC_m

水銀のモル熱容量を調べる：28.3 J / mol K

ΔT = 250 J /（p.50 mol）（28.3 J / mol K）
ΔT = 17.7 K

の計算 生成エンタルピー バランスの取れた化学反応式を作成し、各ステップのエンタルピーの変化を組み合わせる必要があります。 質問で指定されている原子の単一の原子を解くように方程式を減らす必要があります。 このプロセスは、以下の例で明確に定義されています。

例2： 一酸化炭素と酸素を反応させて二酸化炭素を生成するための一酸化炭素1モルあたりのエンタルピー変化を計算します。

限られた酸素で燃焼した炭素は一酸化炭素（CO）になりますが、十分な酸素がある場合、生成物は二酸化炭素（CO）になります。₂).

2 C（s）-> + O₂ （g）-> 2 CO（g）

ΔH= -221.0 kJ

2 C（s）+ O₂ （g）-> CO₂ （g）

ΔH= -393.5 kJ

最初の式を並べ替えてΔHを逆にし、2番目の式のバランスを取ります。

2 CO 9g）-> 2 C（s）+ O₂ （g）

ΔH= + 221.0 kJ

2 C（s）+ 2 O₂ （g）-> 2 CO₂ （g）

ΔH=（2 mol）（-393.5 kJ）= -787.0 kJ

「2C（s）」と「O」をキャンセルします₂'最初の方程式の右側から、2番目の方程式の左側に同等のものを使用して、次のことを実現します。

2 CO（g）+ O₂ （g）-> 2 CO₂ （g）

ΔH=（221.0 kJ）+（-787.0 kJ）= -566.0 kJ

方程式は1モルのCOを要求するので₂、2ではなく、方程式のすべての部分を2で割って、これを実現します。

CO（g）+ 1/2 O2（g）-> CO2（g）

ΔH= -566.0 kJ / 2 = -283.0 kJ

熱量測定 システムから周囲へ、またはその逆の熱伝達の科学的測定です。 熱量計には2つのタイプがあります。 1つは圧力が一定のままで、もう1つは圧力が変化する可能性がある場所です。 圧力が一定のシステムで、体積が変化すると、膨張作業が発生します。 これが発生する可能性のあるシナリオの1つは、化学プロセスにガスが含まれる場合です。