როგორ გამოვთვალოთ რეაქციის ენტალპიები

ენთალპია უკავშირდება სითბოს, რომელიც ან რეაქციით გამოიყოფა ან რეაქციის მისაღებად საჭიროა. ეს დაკავშირებულია ნივთიერების კავშირების სიძლიერესთან, რადგან ამ კავშირებში არის პოტენციური ენერგია.

ენთალპიის გასაგებად, პირველი ენერგია და თერმოდინამიკა უნდა გვესმოდეს. რა არის თერმოდინამიკა? Ეს არის რაოდენობრივი ენერგიის ტრანსფერებისა და გარდაქმნების შესწავლა.

ენერგიის მრავალი ფორმა არსებობს: ელექტროენერგია, პოტენციური და კინეტიკური ენერგია, ქიმიური (ბმის) ენერგია ან სითბო. ატომებს ან მოლეკულებს შეიძლება ჰქონდეთ ელექტროენერგია იმ გაგებით, რომ ელექტრონების მიღება ან დონაცია შეიძლება. ელექტროენერგია ძალზე მნიშვნელოვანია, რადგან ელექტრონების ქცევა განსაზღვრავს, თუ როგორ რეაგირებს ატომი, მოლეკულა ან ნივთიერება.

ელექტრული ენერგია მოლეკულების სტაბილურობის კონცეფციას უკავშირდება: რისი გაკეთება სურთ ელექტრონებს. ორბიტალები მინდა შევსება. პოზიტიური და უარყოფითი მუხტები იზიდავს ერთმანეთს ენერგიის შესაძლო დაბალი დონის მისაღწევად. იგივე მუხტის მქონე ნაწილაკები იქნება მოგერიება ერთმანეთი. ეს ეხმარება პროგნოზირებას, თუ რას გააკეთებენ ელექტრონები.

ატომებს შორის ბმულების წარმოქმნისას ენერგია ან გამოიყოფა ან საჭიროა. ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ელემენტების ერთმანეთთან დასაკავშირებლად, მოიხსენიება როგორც ობლიგაციის ენერგია.

ენერგიის ტრანსფერები და ტრანსფორმაციები:

• შეჯახებები კინეტიკური ენერგია გადააქვთ მოძრავი ობიექტიდან სხვა ობიექტზე.
• გამაგრილებელი ნივთიერების გვერდით ცხელი ნივთიერება გამოიწვევს ენერგიის (თერმული) გადატანას ერთიდან მეორეზე.
• პოტენციური ენერგია გადადის კინეტიკურ ენერგიაზე, როდესაც კლდე ჩამოდის წვერიდან. როდესაც კლდე ხვდება მიწას, მისი კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება თერმულ ენერგიად.
• წვის რეაქციაში ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება თერმულ ენერგიად.
• რეაქციების დროს, რომლებიც ცვლის მოლეკულურ შემადგენლობას, ენერგია ან საჭიროა, ან გამოიყოფა.

ენერგიის დაზოგვის კანონი აცხადებს, რომ ენერგია არც იქმნება და არც განადგურებულია.

სისტემის კონცეფცია და თანდართული სისტემა ძალიან მნიშვნელოვანია თერმოდინამიკაში. ტემპერატურის ცვლილებების გაზომვისას თქვენ გაზომავთ სისტემაში ენერგიის გადატანას შემოგარენში (ან პირიქით). ენერგიის საერთო რაოდენობა არ იცვლება, ის მხოლოდ გადადის.

ენთალპია (ჰ) არის თერმოდინამიკური ფუნქცია, რომელიც აღწერს სითბოს დინებას და გამოხატულია კჯ / მოლ-ით. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ენთალპია არ არის მკაცრად სითბოს საზომი, მაგრამ ის დაკავშირებულია წნევასთან და მოცულობასთან, როგორც ამას ხედავთ ქვემოთ მოცემულ ფორმულაში.

ფორმირების ენტალპია არის განსხვავება ენთალპიაში ნაერთსა და იმ ელემენტებს შორის, რომელთაგან იგი მზადდება.

H = E + pV

ჰ = ენთალპია, ე = ენერგია, გვ = ზეწოლა, ვ = მოცულობა

თერმოდინამიკის პირველი კანონი ნათქვამია, რომ სისტემის ენერგია და მისი შემოგარენი მუდმივი რჩება და წარმოადგენს სითბოს ჯამს (q) და ნაწარმოები (ვ), რომლებიც ხდება ამ სისტემაში.

ΔE = q + w

სამუშაო ასევე ენერგიის დინებაა სისტემასა და მის მიმდებარე ტერიტორიას შორის. ენერგიის გადაცემის სახით მუშაობის ვიზუალიზაციის მარტივი გზაა დგუშების წარმოდგენა, რომლებიც მოძრაობენ, როდესაც მათზე ძალა მოქმედებს.

ჰესის კანონი: როდესაც არსებობს ორი ან მეტი გაწონასწორებული ქიმიური განტოლება, რათა ნახოთ რეაქციის საფეხურები, ენთალპიის ცვლილება წმინდა განტოლება არის თითოეული ინდივიდუალური განტოლებისთვის ენთალპიების ცვლილების ჯამი.

ეს მხარს უჭერს იმ ფაქტს, რომ ენთალპია არის სახელმწიფო ფუნქცია, რაც ნიშნავს, რომ გავლილი გზა გავლენას არ ახდენს საბოლოო შედეგზე ენთალპიის გაზომვის თვალსაზრისით. ეს შეესაბამება ენერგიის შენარჩუნების კანონს, რომელშიც ენერგია არც იქმნება და არც განადგურებულია.

ფაზებს შორის ნივთიერებების გადასვლისას (მყარი, თხევადი, გაზი) ენერგიის გადაცემა შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგი ფორმულით:

q = nC_მΔთ

q = სითბო, ნ = moles, C__მ = მოლური სითბოს ტევადობა, _Δ__T = ტემპერატურის ცვლილება

სპეციფიკური სითბოს ტევადობა = ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა 1 კგ მასალის 1 გრადუსი ცელსიუსით ტემპერატურის ასამაღლებლად

მოლური სპეციფიკური სითბოს ტევადობა = ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა 1 მოლი მასალის ტემპერატურის 1 ერთეულით ასამაღლებლად

მაგალითი 1: გამოთვალეთ ტემპერატურის ცვლილება, რომელიც გამოწვეულია 250 J თერმული ენერგიის დამატებაზე 0.50 მოლი ვერცხლისწყალში.

წარმოიდგინეთ სითბოს სისტემისა და შემოგარენის დიაგრამა ისრის მიმართულებით შევიდა სისტემა.

გამოიყენეთ ფორმულა: q = nC_მΔT

მას შემდეგ, რაც მოგთხოვთ ტემპერატურის შეცვლას, ფორმულას გადააწყობთ:

ΔT = q / nC_მ

მოძებნეთ ვერცხლისწყლის მოლური სითბური ტევადობა: 28,3 J / mol K

ΔT = 250 J / (გვ .50 მოლი) (28,3 J / მოლი K)
ΔT = 17,7 კ

გაანგარიშება ფორმირების ენტალპია გულისხმობს დაბალანსებული ქიმიური განტოლებების დაწერას და თითოეული ნაბიჯის ენთალპიის ცვლილების კომბინირებას. თქვენ უნდა შეამციროთ განტოლებები ისე, რომ გადაწყვიტოთ ატომის ერთი ატომისთვის, რომელიც მითითებულია კითხვაში. ეს პროცესი კარგად არის განსაზღვრული ქვემოთ მოცემულ მაგალითში.

მაგალითი 2: გამოთვალეთ ენტალპიის ცვლილება ნახშირბადის მონოქსიდის თითო მოლზე ნახშირბადის მონოქსიდის ჟანგბადთან რეაქციისთვის, ნახშირორჟანგის მისაცემად.

შეზღუდული ჟანგბადით დაწვით ნახშირბადი გამოიწვევს ნახშირბადის მონოქსიდს (CO), თუმცა, როდესაც საკმარისია ჟანგბადი, პროდუქტი იქნება ნახშირორჟანგი (CO₂).

2 C (s) -> + O₂ (გ) -> 2 CO (გ)

ΔH = -221.0 კჯ

2 C (s) + O₂ (ზ) -> CO₂ (ზ)

ΔH = -393,5 კჯ

შეცვალეთ პირველი განტოლება და შეცვალეთ ΔH, შემდეგ დააბალანსეთ მეორე განტოლება.

2 CO 9g) -> 2 C (s) + O₂ (ზ)

ΔH = +221.0 კჯ

2 C (s) + 2 O₂ (ზ) -> 2 CO₂ (ზ)

ΔH = (2 მოლი) (- 393,5 კჯ) = ​​-787,0 კჯ

გააუქმეთ "2 C (s)" და "O"₂"პირველი განტოლების მარჯვენა მხრიდან და მეორე განტოლების მარცხენა მხარეს არსებული ექვივალენტები, რომ მივაღწიოთ შემდეგს:

2 CO (გ) + O₂ (ზ) -> 2 CO₂ (ზ)

ΔH = (221.0 კჯ) + (-787.0 კჯ) = ​​-566.0 კჯ

რადგან განტოლება ითხოვს 1 მოლ CO₂და არა 2, ამის მისაღწევად განტოლების ყველა ნაწილი გაყავით 2-ზე.

CO (გ) + 1/2 O2 (გ) -> CO2 (გ)

ΔH = -566,0 კჯ / 2 = -283,0 კჯ

კალორიმეტრია არის სისტემაში სითბოს გადაცემის სამეცნიერო გაზომვა სისტემადან გარემოზე ან პირიქით. არსებობს ორი ტიპის კალორიმეტრი; ერთი, რომელშიც წნევა რჩება მუდმივი და მეორე, სადაც წნევა შეიძლება შეიცვალოს. სისტემაში მუდმივი წნევით, თუ ხდება მოცულობის შეცვლა, მაშინ მოხდა გაფართოების სამუშაო. ერთი სცენარი, სადაც ეს შეიძლება მოხდეს, არის ის, როდესაც ქიმიური პროცესი მოიცავს გაზებს.