Entalpi, bir reaksiyon tarafından verilen veya bir reaksiyonun gerçekleşmesi için gerekli olan ısı ile ilgilidir. Bir maddedeki bağların gücü ile ilgilidir çünkü bu bağlarda potansiyel enerji vardır.
Entalpiyi anlamak için önce enerji ve termodinamiğin anlaşılması gerekir. termodinamik nedir? Bu nicel enerji transferleri ve dönüşümlerinin incelenmesi.
Enerji Formları
Birçok enerji formu vardır: elektrik enerjisi, potansiyele karşı kinetik enerji, kimyasal (bağ) enerji veya ısı. Atomlar veya moleküller, elektronların kazanılabileceği veya bağışlanabileceği anlamında elektrik enerjisine sahip olabilir. Elektrik enerjisi son derece önemlidir çünkü elektronların davranışı bir atomun, molekülün veya maddenin nasıl tepki vereceğini belirler.
elektrik enerjisi Moleküllerin tanımı, kararlılık kavramıyla ilgilidir: Elektronlar ne yapmak ister. yörüngeler istemek doldurulacak. Pozitif ve negatif yükler, mümkün olan en düşük enerji seviyesini elde etmek için birbirini çeker. Aynı yüke sahip parçacıklar püskürtmek herbiri. Bu, elektronların ne yapacağını tahmin etmeye yardımcı olur.
Atomlar arasındaki bağların oluşumunda enerji ya açığa çıkar ya da gereklidir. Elementleri birbirine bağlamak için gerekli olan enerji miktarına denir. bağ enerjisi.
Enerji Transferleri ve Dönüşümleri:
- Çarpışmalar, kinetik enerjiyi hareketli bir nesneden başka bir nesneye aktarır.
- Daha soğuk bir maddenin yanındaki sıcak bir madde, birinden diğerine enerji (termal) transferine neden olur.
- Bir kaya çıkıntıdan düştüğünde potansiyel enerji kinetik enerjiye geçer. Kaya yere çarptığında kinetik enerjisi termal enerjiye dönüşür.
- Yanma reaksiyonunda kimyasal enerji termal enerjiye dönüşür.
- Moleküler yapıyı değiştiren reaksiyonlarda, enerji ya gereklidir ya da serbest bırakılır.
Enerji korunumu yasası enerjinin yaratılmadığını veya yok edilmediğini belirtir.
kapalı bir sistemde bir sistem ve çevre kavramı termodinamikte çok önemlidir. Sıcaklık değişimlerini ölçtüğünüzde, ölçtüğünüz şey sistemden çevreye (veya tam tersi) enerji aktarımıdır. Toplam enerji miktarı değişmez, sadece aktarılır.
Entalpinin Tanımı
entalpi (H) ısı akışını tanımlayan ve kJ/mol olarak ifade edilen termodinamik fonksiyondur. Entalpinin kesinlikle bir ısı ölçüsü olmadığını, aşağıdaki formülde görebileceğiniz gibi basınç ve hacimle ilgili olduğunu not etmek önemlidir.
oluşum entalpisi bir bileşik ile onu oluşturan elementler arasındaki entalpi farkıdır.
Entalpi Formülü
H = E + pV
H = entalpi, E = enerji, p = basınç, V = hacim
Termodinamiğin Birinci Yasası bir sistemin enerjisi artı çevresinin sabit kaldığını ve ısının toplamı olduğunu belirtir (q) ve iş (w) bu sistemde yer alıyor.
ΔE = q + w
İş aynı zamanda bir sistem ile çevresi arasındaki bir enerji akışıdır. İşi bir enerji transferi olarak görselleştirmenin kolay bir yolu, üzerlerine bir kuvvet uygulandığında hareket eden pistonları hayal etmektir.
Hess Yasası: Bir reaksiyonun adımlarını göstermek için iki veya daha fazla dengeli kimyasal denklem olduğunda, entalpideki değişim net denklem her bir denklem için entalpilerdeki değişimin toplamıdır.
Bu, entalpinin bir durum işlevi, bu, alınan yolun entalpi ölçümü açısından nihai sonucu etkilemediği anlamına gelir. Bu, enerjinin ne yaratıldığı ne de yok edildiği enerjinin korunumu yasasına uygundur.
Maddeler fazlar (katı, sıvı, gaz) arasında geçiş yaptığında enerji transferi aşağıdaki formülle açıklanabilir:
q = nCmΔT
q = ısı, n = mol, C_m = molar ısı kapasitesi, _Δ__T = sıcaklıkta değişiklik
Özgül Isı Kapasitesi = 1 kg malzemenin sıcaklığını 1 santigrat derece artırmak için gereken enerji miktarı
Molar Özgül Isı Kapasitesi = 1 mol malzemenin sıcaklığını 1 birim artırmak için gereken enerji miktarı
Tepkime Entalpisinin Hesaplanması
Örnek 1: 0,50 mol cıvaya 250 J termal enerji eklenmesinden kaynaklanan sıcaklık değişimini hesaplayın.
Isı Sisteminin ve Çevresinin diyagramını ok yönünde ilerleyerek gözünüzde canlandırın. içine sistem.
Formülü kullanın: q = nCmΔT
Sizden sıcaklık değişimi istendiği için formülü yeniden düzenlersiniz:
ΔT = q/nCm
Cıvanın molar ısı kapasitesine bakın: 28.3 J/mol K
ΔT = 250 J/(p.50 mol)(28,3 J/mol K)
ΔT = 17,7 bin
Oluşum Entalpisi
hesaplanması oluşum entalpisi dengeli kimyasal denklemler yazmayı ve her adımın entalpisindeki değişikliği birleştirmeyi içerir. Denklemleri, soruda belirtilen atomun tek bir atomunu çözecek şekilde indirmelisiniz. İşlem, aşağıdaki örnekte iyi tanımlanmıştır.
Oluşum Entalpisinin Hesaplanması
Örnek 2: Karbon monoksitin oksijenle reaksiyona girerek karbon dioksit vermesi için karbon monoksitin molü başına entalpi değişimini hesaplayın.
Sınırlı oksijenle yakılan karbon, karbon monoksit (CO) ile sonuçlanır, ancak yeterli oksijen olduğunda ürün karbondioksit (CO) olacaktır.2).
2 C (s) --> + O2 (g) --> 2 CO (g)
ΔH = -221,0 kJ
2 C (ler) + O2 (g) --> CO2 (g)
ΔH = -393,5 kJ
İlk denklemi yeniden düzenleyin ve ΔH'yi tersine çevirin, ardından ikinci denklemi dengeleyin.
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
'2 C (s)' ve 'O'yu iptal edin2' aşağıdakileri elde etmek için ilk denklemin sağ tarafından ikinci denklemin sol tarafındaki eşdeğerleri ile:
2 CO (g) + O2 (g) --> 2 CO2 (g)
ΔH = (221.0 kJ) + (-787.0 kJ) = -566.0 kJ
Denklem 1 mol CO istediğinden2, 2 değil, bunu başarmak için denklemin tüm kısımlarını 2'ye bölün.
CO (g) + 1/2 O2 (g) --> CO2 (g)
ΔH = -566.0 kJ/2 = -283.0 kJ
Entalpi Ölçüm Yöntemleri
kalorimetri bir sistemden çevreye veya tam tersi ısı transferinin bilimsel ölçümüdür. İki tip kalorimetre vardır; biri basıncın sabit kaldığı ve diğeri basıncın değişebileceği yer. Sabit basınçlı bir sistemde hacim değişikliği varsa genleşme işi meydana gelmiştir. Bunun meydana gelebileceği bir senaryo, kimyasal bir işlemin gazları içermesidir.