Kako izračunati entalpije reakcije

Entalpija je povezana s toploto, ki jo odda reakcija ali pa je potrebna za reakcijo. Povezan je z močjo vezi v snovi, ker v njih obstaja potencialna energija.

Za razumevanje entalpije je treba razumeti prvo energijo in termodinamiko. Kaj je termodinamika? To je kvantitativni proučevanje prenosov in transformacij energije.

Obstaja veliko oblik energije: električna energija, potencialna v primerjavi s kinetično energijo, kemična (vezna) energija ali toplota. Atomi ali molekule imajo lahko električno energijo v smislu, da lahko elektrone pridobivamo ali doniramo. Električna energija je izredno pomembna, ker obnašanje elektronov določa, kako reagira atom, molekula ali snov.

The električna energija molekul se nanaša na koncept stabilnosti: kaj elektroni želijo narediti. Orbitale želim napolniti. Pozitivni in negativni naboji se privlačijo, da dosežejo najnižjo možno raven energije. Delci z enakim nabojem bodo odbijati drug drugega. To pomaga pri napovedovanju, kaj bodo naredili elektroni.

Pri tvorbi vezi med atomi se energija bodisi sprosti ali zahteva. Količina energije, ki je potrebna za povezavo elementov, se imenuje vezne energije.

Prenosi in preobrazbe energije:

• Trki prenašajo kinetično energijo s premikajočega se predmeta na drug objekt.
• Vroča snov poleg hladnejše snovi bo povzročila prenos energije (toplotne) iz ene v drugo.
• Potencialna energija se prenese v kinetično energijo, ko kamen pade z police. Ko kamnina udari o tla, se njena kinetična energija spremeni v toplotno energijo.
• V reakciji izgorevanja se kemična energija spremeni v toplotno energijo.
• Pri reakcijah, ki spremenijo molekularno sestavo, se energija zahteva ali sprosti.

The Zakon o ohranjanju energije navaja, da energija ni niti ustvarjena niti uničena.

The koncept sistema in okolice v zaprtem sistemu je zelo pomembna v termodinamiki. Ko merite temperaturne spremembe, merite prenos energije iz sistema v okolico (ali obratno). Skupna količina energije se ne spremeni, temveč se le prenaša.

Entalpija (H) je termodinamična funkcija, ki opisuje toplotni tok in je izražena v kJ / mol. Pomembno je omeniti, da entalpija ni zgolj merilo toplote, temveč je povezana s tlakom in prostornino, kot lahko vidite v spodnji formuli.

The entalpija tvorbe je razlika v entalpiji med spojino in elementi, iz katerih je sestavljena.

H = E + pV

H = entalpija, E = energija, str = tlak, V = prostornina

Prvi zakon termodinamike navaja, da energija sistema in okolice ostaja konstantna in je vsota toplote (q) in delo (w), ki potekajo v tem sistemu.

ΔE = q + w

Delo je tudi pretok energije med sistemom in okolico. Enostaven način predstavitve dela kot prenosa energije je, da si predstavljamo bate, ki se premikajo, ko nanje deluje sila.

Hessov zakon: Ko obstajata dve ali več uravnoteženih kemijskih enačb, ki kažejo korake reakcije, se sprememba entalpije za neto enačba je vsota spremembe entalpij za vsako posamezno enačbo.

To podpira dejstvo, da je entalpija a državna funkcija, kar pomeni, da prevožena pot v smislu merjenja entalpije ne vpliva na končni rezultat. To je v skladu z zakonom o ohranjanju energije, v katerem se energija ne ustvarja in ne uničuje.

Ko snovi prehajajo med fazami (trdna, tekoča, plinska), lahko prenos energije opišemo z naslednjo formulo:

q = nC_mΔT

q = toplota, n = moli, C__m = molska toplotna zmogljivost, _Δ__T = sprememba temperature

Specifična toplotna zmogljivost = količina energije, potrebna za dvig temperature 1 kg materiala za 1 stopinjo Celzija

Molarna specifična toplotna zmogljivost = količina energije, potrebna za dvig temperature 1 mola materiala za 1 enoto

Primer 1: Izračunajte temperaturno spremembo, ki je posledica dodajanja 250 J toplotne energije na 0,50 mola živega srebra.

Predstavljajte si diagram toplotnega sistema in okolice s smerjo puščice v sistem.

Uporabite formulo: q = nC_mΔT

Ker vas prosijo za spremembo temperature, preuredite formulo:

ΔT = q / nC_m

Poiščite molarno toplotno sposobnost živega srebra: 28,3 J / mol K

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

Izračun entalpija tvorbe vključuje pisanje uravnoteženih kemijskih enačb in kombiniranje spremembe entalpije vsakega koraka. Enačbe morate zmanjšati tako, da rešite za en atom atoma, ki je določen v vprašanju. Postopek je dobro opredeljen v spodnjem primeru.

2. primer: Izračunajte spremembo entalpije na mol ogljikovega monoksida za reakcijo ogljikovega monoksida s kisikom, da dobite ogljikov dioksid.

Ogljik, ki je zgorel z omejeno količino kisika, bo povzročil ogljikov monoksid (CO), vendar ko bo kisika dovolj, bo proizvod ogljikov dioksid₂).

2 C (s) -> + O₂ (g) -> 2 CO (g)

ΔH = -221,0 kJ

2 C (s) + O₂ (g) -> CO₂ (g)

ΔH = -393,5 kJ

Preuredite prvo enačbo in obrnite ΔH, nato uravnotežite drugo enačbo.

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

Prekličite '2 C (s)' in 'O₂"z desne strani prve enačbe z ustrezniki na levi strani druge enačbe, da dosežemo naslednje:

2 CO (g) + O₂ (g) -> 2 CO₂ (g)

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

Ker enačba zahteva 1 mol CO₂, ne 2, za dosego tega delite vse dele enačbe z 2.

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

ΔH = -566,0 kJ / 2 = -283,0 kJ

Kalorimetrija je znanstveno merjenje prenosa toplote iz sistema v okolico ali obratno. Obstajata dve vrsti kalorimetrov; ena, pri kateri tlak ostane konstanten, in druga, pri kateri se tlak lahko spremeni. Če pride do spremembe prostornine v sistemu s konstantnim tlakom, je prišlo do dela razširitve. Eden od primerov, ko se to lahko zgodi, je, kadar kemični postopek vključuje pline.