KOKIA FORMAVIMOSI ENTALPIJA? (SU PRATIMAIS) - FIZINIS - 2025

Formavimas entalpija yra entalpija pokytis patyrė per vieną moliui junginio arba medžiagos standartinėmis sąlygomis formavimas. Įprasta slėgio būsena suprantama, kai formavimo reakcija vykdoma esant atmosferos slėgiui vienoje atmosferoje ir kambario temperatūroje 25 laipsniai Celsijaus arba 298,15 Kelvino.

Įprasta reaktyviųjų elementų būsena susidarymo reakcijoje reiškia dažniausiai pasitaikančią (kietą, skystą ar dujinę) medžiagas, esant normalioms slėgio ir temperatūros sąlygoms.

Vykstant junginio susidarymui, šiluma keičiasi su aplinka. Šaltinis: pixabay

Normali būsena taip pat reiškia stabiliausią šių reaktyviųjų elementų allotropinę formą standartinėmis reakcijos sąlygomis.

H-entalpija yra termodinaminė funkcija, apibrėžta kaip vidinė energija U, pridėta slėgio P ir tūrio V sandaugos, vykstančio cheminėje reakcijoje, kuriai susidaro medžiagos molas:

H = U + P ∙ V

Entalpija turi energijos matmenis, o Tarptautinėje matavimų sistemoje ji matuojama džauliais.

Standartinė entalpija

Entalpijos simbolis yra H, tačiau konkrečiu formavimo entalpijos atveju jis žymimas ΔH0f, kad parodytų, jog jis nurodo pokyčius, kuriuos patiria ši termodinaminė funkcija, kai standartinės sąlygos susidaro tam tikro junginio moliui.

Paveiksle viršuje esantis indeksas 0 nurodo standartines sąlygas, o indeksas f rodo vieno molio medžiagos susidarymą, pradedant nuo reagentų agregacijos būsenoje ir stabiliausios allotropinės formos reagentų standartinėmis sąlygomis.

Formavimo šiluma

Pirmasis įstatymas nustato, kad šiluma, kuria keičiamasi termodinaminiame procese, yra lygi procese dalyvaujančių medžiagų vidinės energijos kitimui ir šių medžiagų atliktam procesui:

Q = ΔU + W

Šiuo atveju reakcija vykdoma esant pastoviam slėgiui, konkrečiai esant vienos atmosferos slėgiui, taigi darbas bus slėgio ir tūrio pokyčio sandauga.

Tada tam tikro junginio, kurį mes žymėsime Q0f, susidarymo šiluma yra susijusi su vidinės energijos ir tūrio pokyčiais taip:

Q0f = ΔU + P ΔV

Bet prisimindami standartinės entalpijos apibrėžimą, mes turime tai:

Q0f = ΔH0f

Skirtumas tarp entalpijos ir formavimosi šilumos

Ši išraiška nereiškia, kad formavimosi šiluma ir formavimo entalpija yra vienodi. Teisingas aiškinimas yra tas, kad šiluma, kuria pasikeitė formavimo reakcijos metu, pakeitė susidariusios medžiagos entropiją, palyginti su reagentais standartinėmis sąlygomis.

Kita vertus, kadangi entalpija yra plati termodinaminė funkcija, susidarymo šiluma visada reiškia vieną molį susidariusio junginio.

Jei formavimo reakcija yra egzoterminė, tada formavimo entalpija yra neigiama.

Priešingai, jei formavimo reakcija yra endoterminė, tada formavimo entalpija yra teigiama.

Termocheminės lygtys

Termocheminio formavimo lygtyje turi būti nurodyti ne tik reagentai ir produktai. Visų pirma, būtina, kad cheminė lygtis būtų subalansuota taip, kad susidariusio junginio kiekis visada būtų 1 mol.

Kita vertus, cheminėje lygtyje turi būti nurodyta reagentų ir produktų sankaupos būsena. Jei reikia, taip pat reikia nurodyti allotropinę formą, nes formavimo šiluma priklauso nuo visų šių veiksnių.

Termocheminio formavimo lygtyje taip pat reikia nurodyti formavimo entalpiją.

Pažvelkime į keletą gerai parodytų termocheminių lygčių pavyzdžių:

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

Svarbios aplinkybės

- Visi produktai subalansuoti pagal tai, kad susidaro 1 molis produkto.

- Nurodoma reagentų ir produkto sankaupos būsena.

- Nurodoma formavimosi entalpija.

Atkreipkite dėmesį, kad formavimo entalpija priklauso nuo produkto sankaupos būklės. Iš trijų reakcijų stabiliausia standartinėmis sąlygomis yra antroji.

Kadangi cheminėje reakcijoje, ypač formavimo reakcijoje, svarbu yra entropijos pokytis, o ne pati entropija, sutariama, kad gryni elementai, turintys savo molekulinę formą ir natūralios sankaupos būseną standartinėmis sąlygomis, turi entropiją. niekinis.

Štai keletas pavyzdžių:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (grafitas); ΔH0f = 0 kJ / mol

Išspręsta mankšta

- 1 pratimas

Žinodami, kad formuojant etileną (C2H4), kiekvienam moliui reikia įnešti 52 kJ šilumos, o jo reagentai yra vandenilis ir grafitas, užrašykite termocheminę lygtį, kad susidarytumėte eteenas.

Sprendimas

Pirmiausia iškeliame cheminę lygtį ir ją subalansuojame remdamiesi vienu moliu etileno.

Tada mes atsižvelgiame į tai, kad formavimo reakcijai vykti reikia suteikti šilumos, o tai rodo, kad tai yra endoterminė reakcija, todėl formavimosi entropija yra teigiama.

2 C (kietas grafitas) + 2 H2 (dujos) → C2H4 (dujos); ΔH0f = +52 kJ / mol

- 2 pratimas

Įprastomis sąlygomis vandenilis ir deguonis sumaišomi 5 litrų talpoje. Deguonis ir vandenilis visiškai reaguoja be jokių reagentų, sudarydami vandenilio peroksidą. Reakcijos metu į aplinką buvo išleista 38,35 kJ šilumos.

Nurodykite cheminę ir termocheminę lygtis. Apskaičiuokite vandenilio peroksido susidarymo entropiją.

Sprendimas

Vandenilio peroksido susidarymo reakcija yra:

H2 (dujos) + O2 (dujos) → H2O2 (skystas)

Atminkite, kad lygtis jau subalansuota remiantis vienu produkto moliu. Tai yra, norint pagaminti vieną molį vandenilio peroksido, reikia vieno molio vandenilio ir vieno molio deguonies.

Tačiau problemos aprašymas mums sako, kad vandenilis ir deguonis yra sumaišomi 5 litrų talpoje standartinėmis sąlygomis, todėl mes žinome, kad kiekviena iš dujų užima 5 litrus.

Naudojant standartines sąlygas, gaunama termocheminė lygtis

Kita vertus, standartinėmis sąlygomis slėgis 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa ir temperatūra 25 ° C = 298,15 K.

Standartinėmis sąlygomis 1 molis idealių dujų užims 24,47 L, ką galima patvirtinti atlikus šiuos skaičiavimus:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10 Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.

Kadangi yra 5 L, tada kiekvienos dujos molių skaičių apskaičiuoja:

5 litrai / 24,47 litrai / mol = 0,204 mol kiekvienos dujos.

Pagal subalansuotą cheminę lygtį susidarys 0,204 moliai vandenilio peroksido, išleisdami į aplinką 38,35 kJ šilumos. T. y., Norint sudaryti vieną molį peroksido, reikia 38,35 kJ / 0,204 molių = 188 kJ / mol.

Be to, kadangi reakcijos metu į aplinką patenka šiluma, susidarymo entalpija yra neigiama. Galiausiai gaunama tokia termocheminė lygtis:

H2 (dujos) + O2 (dujos) → H2O2 (skystas); ΔH0f = -188 kJ / mol

Nuorodos

1. Kaštonai E. Entalpija cheminėse reakcijose. Atkurta iš: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termochemija. Reakcijos entalpija. Atkurta iš: recursostic.educacion.es
3. Termochemija. Standartinės reakcijos entalpijos apibrėžimas. Atkurta iš: quimitube.com
4. Termochemija. Formavimo entalpijos apibrėžimas ir pavyzdžiai. Atkurta iš: quimitube.com
5. Vikipedija. Standartinė reakcijos entalpija. Atkurta iš: wikipedia.com
6. Vikipedija. Formavimo entalpija. Atkurta iš: wikipedia.com