Det dannelse entalpi er den ændring, som entalpi gennemgår i dannelsen af en mol af en forbindelse eller et stof under standardbetingelser. Standardtryksbetingelsen skal forstås, når dannelsesreaktionen udføres ved atmosfærisk tryk i en atmosfære og ved en stuetemperatur på 25 grader Celsius eller 298,15 Kelvin..
Den normale tilstand for reaktive elementer i en formationsreaktion henviser til den mest almindelige tilstand for sammenlægning (fast, flydende eller gasformig) af disse stoffer under standardbetingelser for tryk og temperatur..
Normal tilstand henviser også til den mest stabile allotrope form af disse reaktive elementer under standardreaktionsbetingelser..
Entalpien H er en termodynamisk funktion, der defineres som den indre energi U plus produktet af trykket P og volumen V af de stoffer, der deltager i den kemiske reaktion ved dannelse af et stof mol:
H = U + P ∙ V
Enthalpy har energidimensioner, og i det internationale målesystem måles det i Joule.
Artikelindeks
Symbolet for entalpi er H, men i det specifikke tilfælde af entalpi af dannelse betegnes det med ΔH0f for at indikere, at det refererer til den ændring, der opleves af denne termodynamiske funktion i reaktionen af dannelse af en mol af en bestemt forbindelse under standardbetingelser.
I notationen angiver overskrift 0 standardbetingelserne, og abonnementet f henviser til dannelsen af en mol stof startende fra reaktanterne i aggregeringstilstand og den mest stabile allotrope form af reaktanterne under standardbetingelserne..
Den første lov fastslår, at varmen, der udveksles i en termodynamisk proces, er lig med variationen af den indre energi af de stoffer, der er involveret i processen plus det arbejde, der udføres af disse stoffer i processen:
Q = UU + W
I det foreliggende tilfælde udføres reaktionen ved konstant tryk, specifikt ved trykket i en atmosfære, så arbejdet vil være produktet af trykket og volumenændringen.
Derefter er dannelsesvarmen for en bestemt forbindelse, som vi vil betegne med Q0f, relateret til ændringen i intern energi og i volumen som følger:
Q0f = UU + P ΔV
Men når vi husker definitionen af standard entalpi, har vi:
Q0f = ΔH0f
Dette udtryk betyder ikke, at dannelsesvarmen og dannelseens entalpi er de samme. Den korrekte fortolkning er, at den varme, der udveksles under dannelsesreaktionen, forårsagede en ændring i entropien af det dannede stof i forhold til reaktanterne under standardbetingelser..
På den anden side, da entalpi er en omfattende termodynamisk funktion, refererer formationsvarmen altid til en mol af den dannede forbindelse..
Hvis dannelsesreaktionen er eksoterm, er dannelseens entalpi negativ.
Tværtimod, hvis dannelsesreaktionen er endoterm, så er entalpi af dannelsen positiv..
I en termokemisk formationsligning skal ikke kun reaktanterne og produkterne angives. For det første er det nødvendigt, at den kemiske ligning afbalanceres på en sådan måde, at mængden af den dannede forbindelse altid er 1 mol.
På den anden side skal aggregeringstilstanden for reaktanter og produkter angives i den kemiske ligning. Om nødvendigt skal den allotrope form af den samme også angives, da dannelsesvarmen afhænger af alle disse faktorer..
I en termokemisk formationsligning skal dannelseens entalpi også angives.
Lad os se på nogle eksempler på velopstillede termokemiske ligninger:
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); ΔH0f = -241,9 kJ / mol
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH0f = -285,8 kJ / mol
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol
- Alle er afbalanceret baseret på dannelsen af 1 mol produkt.
- Aggregationsstatus for reagenser og produkt er angivet.
- Dannelseens entalpi er angivet.
Bemærk, at dannelsesentalpi afhænger af produktets aggregeringstilstand. Af de tre reaktioner er den mest stabile under standardbetingelser den anden.
Da det, der betyder noget i en kemisk reaktion og især i en formationsreaktion, er entropiændringen og ikke selve entropien, er det aftalt, at rene grundstoffer i deres molekylære form og tilstand af naturlig sammenlægning under standardbetingelser har dannelsesentropi..
Her er nogle eksempler:
O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol
Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol
Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol
C (grafit); ΔH0f = 0 kJ / mol
Ved at vide, at det til dannelse af eten (C2H4) er nødvendigt at tilvejebringe 52 kJ varme til hver mol, og at dets reaktanter er hydrogen og grafit, skriv den termokemiske ligning til dannelsen af eten.
Først hæver vi den kemiske ligning og afbalancerer den baseret på en mol ethen.
Derefter tager vi højde for, at det er nødvendigt at tilvejebringe varme til, at dannelsesreaktionen finder sted, hvilket indikerer, at det er en endoterm reaktion, og derfor er formationsentropien positiv..
2 C (fast grafit) + 2 H2 (gas) → C2H4 (gas); ΔH0f = +52 kJ / mol
Under standardforhold blandes brint og ilt i en 5-liters beholder. Oxygen og hydrogen reagerer fuldstændigt uden nogen af reaktanterne til dannelse af hydrogenperoxid. 38,35 kJ varme blev frigivet til miljøet i reaktionen.
Angiv den kemiske og termokemiske ligning. Beregn entropien for dannelse af hydrogenperoxid.
Hydrogenperoxiddannelsesreaktionen er:
H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (væske)
Bemærk, at ligningen allerede er afbalanceret baseret på en mol produkt. Det vil sige, at det tager en mol brint og en mol ilt at producere en mol brintoverilte..
Men problemstillingen fortæller os, at brint og ilt blandes i en 5-liters beholder under standardforhold, så vi ved, at hver af gasserne optager 5 liter.
På den anden side betyder standardbetingelserne tryk på 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa og temperatur på 25 ° C = 298.15 K.
Under standardforhold vil 1 mol ideel gas optage 24,47 L, som det kan verificeres ved følgende beregning:
V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.
Da 5 L er tilgængelig, er antallet af mol af hver af gasserne givet ved:
5 liter / 24,47 liter / mol = 0,204 mol af hver af gasserne.
Ifølge den afbalancerede kemiske ligning dannes der 0,204 mol hydrogenperoxid, der frigiver 38,35 kJ varme til miljøet. For at danne en mol peroxid kræves 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol.
Da varme frigives i miljøet under reaktionen, er dannelsesenthalpi også negativ. Resultatet til sidst følgende termokemiske ligning:
H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (væske); ΔH0f = -188 kJ / mol
Endnu ingen kommentarer