Como calcular entalpias de reação

A entalpia está relacionada ao calor que é emitido por uma reação ou necessário para que uma reação ocorra. Está relacionado à força das ligações em uma substância porque há energia potencial nessas ligações.

Para entender a entalpia, a primeira energia e a termodinâmica precisam ser compreendidas. O que é termodinâmica? É o quantitativo estudo de transferências e transformações de energia.

Existem muitas formas de energia: energia elétrica, energia potencial versus energia cinética, energia química (ligação) ou calor. Átomos ou moléculas podem ter energia elétrica no sentido de que os elétrons podem ser ganhos ou doados. A energia elétrica é extremamente importante porque o comportamento dos elétrons determina como um átomo, molécula ou substância reage.

O energia elétrica de moléculas está relacionado ao conceito de estabilidade: o que os elétrons querem fazer. Orbitais quer ser preenchido. Cargas positivas e negativas se atraem para obter o nível de energia mais baixo possível. Partículas com a mesma carga irão

Na formação de ligações entre os átomos, a energia é liberada ou necessária. A quantidade de energia necessária para unir os elementos é conhecida como energia de ligação.

Transferências e transformações de energia:

• As colisões transferem energia cinética de um objeto em movimento para outro objeto.
• Uma substância quente próxima a uma substância mais fria resultará em uma transferência de energia (térmica) de um para o outro.
• A energia potencial é transferida para energia cinética quando uma pedra cai de uma saliência. Quando a rocha atinge o solo, sua energia cinética é transformada em energia térmica.
• Em uma reação de combustão, a energia química é transformada em energia térmica.
• Em reações que alteram a composição molecular, a energia é necessária ou liberada.

O Lei de Conservação de Energia afirma que a energia não é criada nem destruída.

O conceito de um sistema e arredores em um sistema fechado é muito importante na termodinâmica. Quando você mede mudanças de temperatura, é a transferência de energia do sistema para o ambiente (ou vice-versa) que você está medindo. A quantidade total de energia não muda, apenas é transferida.

Entalpia (H) é a função termodinâmica que descreve o fluxo de calor e é expressa em kJ / mol. É importante observar que a entalpia não é estritamente uma medida de calor, mas está relacionada à pressão e ao volume, como você pode ver na fórmula abaixo.

O entalpia de formação é a diferença de entalpia entre um composto e os elementos de que é feito.

H = E + pV

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

Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a energia de um sistema mais seu entorno permanece constante e é uma soma do calor (q) e o trabalho (C) que estão ocorrendo nesse sistema.

ΔE = q + w

O trabalho também é um fluxo de energia entre um sistema e seus arredores. Uma maneira fácil de visualizar o trabalho como uma transferência de energia é imaginar os pistões que se movem quando uma força é exercida sobre eles.

Lei de Hess: Quando há duas ou mais equações químicas balanceadas para mostrar as etapas de uma reação, a mudança na entalpia para o equação líquida é a soma da mudança nas entalpias para cada equação individual.

Isso apóia o fato de que a entalpia é um função estatal, o que significa que o caminho percorrido não afeta o resultado final em termos de medição da entalpia. Isso está de acordo com a lei da conservação de energia, na qual a energia não é criada nem destruída.

Quando as substâncias fazem a transição entre as fases (sólida, líquida, gasosa), a transferência de energia pode ser descrita com a seguinte fórmula:

q = nC_mΔT

q = calor, n = moles, C__m = capacidade de calor molar, _Δ__T = mudança de temperatura

Capacidade de calor específica = a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1 kg de material em 1 grau Celsius

Capacidade de calor específico molar = a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de 1 mol de material em 1 unidade

Exemplo 1: Calcule a mudança de temperatura resultante da adição de 250 J de energia térmica a 0,50 moles de mercúrio.

Visualize o diagrama do Sistema de Calor e Arredores com a direção da seta indo para dentro o sistema.

Use a fórmula: q = nC_mΔT

Uma vez que é solicitada a mudança na temperatura, você reorganiza a fórmula:

ΔT = q / nC_m

Pesquise a capacidade de calor molar do mercúrio: 28,3 J / mol K

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

Calculando o entalpia de formação envolve escrever equações químicas balanceadas e combinar a mudança na entalpia de cada etapa. Você deve reduzir as equações de tal forma que resolva para um único átomo do átomo especificado na questão. O processo está bem definido no exemplo abaixo.

Exemplo 2: Calcule a mudança de entalpia por mol de monóxido de carbono para a reação do monóxido de carbono com o oxigênio para dar dióxido de carbono.

O carbono queimado com oxigênio limitado resultará em monóxido de carbono (CO), no entanto, quando houver oxigênio suficiente, o produto será dióxido de carbono (CO₂).

2 C (s) -> + O₂ (g) -> 2 CO (g)

ΔH = -221,0 kJ

2 C (s) + O₂ (g) -> CO₂ (g)

ΔH = -393,5 kJ

Reorganize a primeira equação e inverta o ΔH, depois equilibre a segunda equação.

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

Cancele o '2 C (s)' e o 'O₂'do lado direito da primeira equação com os equivalentes no lado esquerdo da segunda equação para obter o seguinte:

2 CO (g) + O₂ (g) -> 2 CO₂ (g)

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

Uma vez que a equação pede 1 mol de CO₂, não 2, divida todas as partes da equação por 2 para conseguir isso.

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

ΔH = -566,0 kJ / 2 = -283,0 kJ

Calorimetria é a medição científica da transferência de calor de um sistema para o ambiente ou vice-versa. Existem dois tipos de calorímetros; um em que a pressão permanece constante e outro onde a pressão pode mudar. Em um sistema com pressão constante, se houver uma mudança de volume, então ocorreu um trabalho de expansão. Um cenário em que isso pode ocorrer é quando um processo químico envolve gases.