Како израчунати промену енталпије

Промјена енталпије реакције је количина топлоте која се апсорбује или ослобађа током реакције, ако се дешава под константним притиском. Израчун довршавате на различите начине, у зависности од конкретне ситуације и информација које имате на располагању. За многе прорачуне, Хесов закон је кључни податак који треба да користите, али ако знате енталпију производа и реактаната, прорачун је много једноставнији.

ТЛ; ДР (предуго; Нисам прочитао)

Промене енталпије можете израчунати помоћу једноставне формуле: ∆Х = Х_{производи} - Х_{реактанти}

Прецизна дефиниција енталпије (Х) је збир унутрашње енергије (У) плус умножак притиска (П) и запремине (В). У симболима је ово:

Х = У + ПВ

Стога промена енталпије (∆Х) износи:

∆Х = ∆У + ∆П∆В

Где делта симбол (∆) значи „промена у“. У пракси се притисак држи константним и горња једначина је боље приказана као:

∆Х = ∆У + П∆В

Међутим, за константан притисак, промена енталпије је једноставно пренесена топлота (к):

∆Х = к

Ако је (к) позитивно, реакција је ендотермна (тј. Апсорбује топлоту из околине), а ако је негативна, реакција је егзотермна (тј. Ослобађа топлоту у своју околину). Енталпија има јединице кЈ / мол или Ј / мол, или уопште, енергију / масу. Горње једначине су заиста повезане са физиком протока топлоте и енергије: термодинамика.

Најосновнији начин израчунавања промене енталпије користи енталпију производа и реактаната. Ако знате ове количине, користите следећу формулу да бисте утврдили укупну промену:

∆Х = Х_{производи} - Х_{реактанти}

Додавање натријумовог јона хлоридном јону за стварање натријум хлорида је пример реакције коју можете израчунати на овај начин. Јонски натријум има енталпију −239,7 кЈ / мол, а хлоридни јон има −167,4 кЈ / мол. Натријум-хлорид (кухињска со) има енталпију од -411 кЈ / мол. Уметање ових вредности даје:

∆Х. = −411 кЈ / мол - (−239,7 кЈ / мол −167,4 кЈ / мол)

= −411 кЈ / мол - (−407,1 кЈ / мол)

= −411 кЈ / мол + 407,1 кЈ / мол = −3,9 кЈ / мол

Дакле, формирање соли ослобађа скоро 4 кЈ енергије по молу.

Када се супстанца пређе из чврсте у течну, течна у гас или чврста у гас, у те промене су укључене одређене енталпије. Енталпија (или латентна топлота) топљења описује прелаз из чврстог у течно стање (обрнуто је минус ова вредност и назива се енталпија фузије), енталпија испаравања описује прелазак из течности у гас (а супротно је кондензација) и енталпија сублимације описује прелазак из чврстог у гас (обрнуто се опет назива енталпија кондензације).

За воду је енталпија топљења ∆Х_{топљење} = 6,007 кЈ / мол. Замислите да лед загревате од 250 Келвина док се не растопи, а затим загрејте воду на 300 К. Промена енталпије за грејне делове је само потребна топлота, тако да је можете пронаћи помоћу:

∆Х = нЦ∆Т

Где је (н) број молова, (∆Т) је промена температуре, а (Ц) специфична топлота. Специфична топлота леда је 38,1 Ј / К мол, а специфична топлота воде 75,4 Ј / К мол. Дакле, прорачун се одвија у неколико делова. Прво, лед мора да се загреје са 250 К на 273 К (тј. -23 ° Ц до 0 ° Ц). За 5 молова леда ово је:

∆Х = нЦ∆Т

= 5 мол × 38,1 Ј / К мол × 23 К.

= 4,382 кЈ

Сада помножите енталпију топљења са бројем молова:

∆Х = н ∆Х_{топљење}

= 5 мол × 6,007 кЈ / мол

= 30,035 кЈ

Прорачуни за испаравање су исти, осим енталпије испаравања уместо оне која се топи. На крају, израчунајте коначну фазу грејања (од 273 до 300 К) на исти начин као и прва:

∆Х = нЦ∆Т

= 5 мол × 75,4 Ј / К мол × 27 К.

= 10,179 кЈ

Зброј ових делова да би се пронашла укупна промена енталпије за реакцију:

∆Х_укупно = 10,179 кЈ + 30,035 кЈ + 4,382 кЈ

= 44,596 кЈ

Хесов закон је користан када реакција коју разматрате има два или више делова и желите да пронађете укупну промену енталпије. Наводи се да је промена енталпије за реакцију или процес неовисна од пута кроз који се дешава. То значи да ако се реакција трансформише на супстанци у другу, није битно да ли се реакција одвија у једном кораку (реактанти постају производи одмах) или да ли пролази кроз многе кораке (реактанти постају посредници, а затим постају производи), резултујућа промена енталпије је иста у оба случаја.

Обично помаже цртање дијаграма (види Ресурси) који ће вам помоћи да користите овај закон. Један пример је ако започнете са шест молова угљеника у комбинацији са три водоника, они сагоревају да би се спојили са кисеоником као посредничким кораком, а затим формирају бензен као крајњи производ.

Хессов закон каже да је промена енталпије реакције збир промена енталпије оба дела. У овом случају сагоревање једног мола угљеника има ∆Х = −394 кЈ / мол (то се дешава шест пута у реакцији), промену енталпије за сагоревање једног мола водоника је ∆Х = −286 кЈ / мол (то се дешава три пута) и посредници угљен-диоксида и воде постају бензен са променом енталпије од офХ = +3,267 кЈ / мол.

Узмите збир ових промена да бисте пронашли укупну промену енталпије, имајући у виду да сваки помножите са бројем молова потребних у првој фази реакције:

∆Х_укупно = 6×(−394) + 3×(−286) +3,267

= 3,267 − 2,364 - 858

= 45 кЈ / мол