Ako vypočítať entalpiu dlhopisu

Ak sú molekuly tvorené spojením atómov, ktoré vytvárajú väzby, proces vyžaduje buď vstup energie na vytvorenie väzby alebo uvoľňuje energiu ako teplo, pretože príslušné atómy to „chcú“ väzba. V obidvoch prípadoch systém pozostávajúci z molekúl reaktantu a molekúl produktu prechádza energetickou zmenou, ktorá sa v tomto kontexte nazýva zmena entalpie.

Molekuly, ako pravdepodobne viete, majú najrôznejšie „príchute“ a počet rôznych väzieb a typov väzieb pozorovaných medzi rôznymi druhmi atómov (C−C, C = C, C−H, N−O, C = O atď.) Vedie k širokej škále väzbových entalpií. Zmenu entalpie pre reakciu je možné vypočítať z jednotlivých hodnôt väzbovej entalpie jednoduchým aritmetickým spôsobom.

Atómy typicky neradi „nechcú“ existovať samy; väčšina je prekliata usporiadaním svojich elektrónov, ktoré ich ponecháva v menej ako optimálnych energetických stavoch. Iba zdieľaním, darovaním alebo získavaním elektrónov môže väčšina atómov dosiahnuť nižší (t.j. výhodnejší) energetický stav. (Vzácne plyny, ako napríklad hélium a neón, sú významnými výnimkami.)

Keď atómy zdieľajú elektróny a vytvárajú väzby, výsledné spojenie sa nazýva kovalentná väzba. Voda (H₂O) je jedným z mnohých každodenných príkladov zlúčenín s kovalentnými väzbami. Na druhej strane, keď je rozdiel elektronegativity medzi atómami dostatočne veľký, jeden atóm v efekt strháva elektrón z druhého a vytvára iónovú väzbu, ako v kuchynskej soli (chlorid sodný alebo NaCl).

Rôzne druhy väzieb majú rozdielne energie väzieb na základe počtu zapojených elektrónových párov (dve v takzvanej jednoduchej väzbe, štyri v dvojitej väzbe a osem v trojitej väzbe) a aký majú dva atómy vzájomný vzťah z hľadiska elektrického potenciálu a ďalších faktorov. Výsledkom je, že jednotlivé energie väzieb, alebo dlhopisové entalpie, boli experimentálne určené,

Entalpia je veličina v termodynamike popisujúca teplo, ktoré sa prenáša počas chemických reakcií. Ako teplo sa dá považovať za jednu z mnohých foriem energie vo fyzike (napr. Gravitačná potenciálna energia, kinetická energia, zvuková energia atď.).

Bondová entalpia je energia potrebná na vytvorenie alebo prerušenie danej väzby. Jeho hodnota sa môže meniť medzi molekulami, a to aj pri rovnakom type väzby. Napríklad väzbová energia H₂Dve O-H väzby O sú 464 kilojoulov na mol (kJ / mol), ale v metanole (CH₃Jedna) väzba O-H má entalpiu 427 kJ / mol.

Entalpia väzby D_x-y molekuly dvojatómového plynu XY je zmena entalpie pre proces predstavovaný generickou reakciou:

XY (g) → X (g) + Y (g)

ΔH ° (298 K) = D_x-y

Akýkoľvek vzorec entalpie väzby je daný štandardom pri 298 K na štandardizáciu rovnice. To je približne teplota miestnosti, rovná sa 25 ° C alebo 77 ° F. V skutočnosti je vyššie uvedená reakcia najčastejšie hypotetická, pretože väčšina molekúl pri 298 K. neexistuje ako monatomárne plyny.

Ak máte jednoduchú reakciu medzi dvoma molekulami a poznáte väzbové entalpie jednotlivca dlhopisy, môžete použiť nasledujúci vzťah na výpočet celkovej zmeny entalpie pre reakcia. Ak je negatívny, teplo sa uvoľní a reakcia je exotermická; ak je pozitívna, reakcia je endotermická (a nebude prebiehať bez pridania energie).

H_rxn= ΣΔH_zlomený+ ΣΔH_vyrobené

Vypočítajte entalpiu reakcie:

CO (g) + 2 H₂(g) ⟶ CH₃OH (g)

Entalpiu väzieb v molekule je možné určiť z entalpií jednotlivých väzieb. Za týmto účelom si pozrite tabuľku, napríklad stránku uvedenú v dokumente Zdroje.

Vidíte, že existujú celkovo tri prerušené väzby: Trojitá väzba medzi C a O a dvoma väzbami H-H. Celková entalpia je 1072 + 2 (432) = 1 936 kJ.

Počet vytvorených väzieb je päť: tri C.−H väzby, jedna väzba C-O a jedna väzba O-H. Celková entalpia týchto väzieb je 3 (411) + 358 + 459 = 2 050 kJ.

Celková zmena entalpie je teda 1 936 - 2 050 = −114 kJ. Záporné znamenie ukazuje, že reakcia je exotermická, skôr než sa vyžaduje energia, oslobodzuje ju.