Co je entalpie?

entalpie je to míra množství energie obsažené v těle (systému), která má objem, je pod tlakem a může být zaměněna s okolím. Je reprezentován písmenem H. Fyzická jednotka s ním spojená je červenec (J = kgm2 / s2).

Matematicky to lze vyjádřit takto:

H = U + PV

Kde:

H = entalpie

U = Vnitřní energie systému

P = tlak

V = objem

Jsou-li obě funkce U a P a V funkční, bude také H. Je to proto, že v daném okamžiku mohou být uvedeny konečné a počáteční podmínky proměnné, která bude studována v systému.

Index

• 1 Co je entalpie tréninku?
  • 1.1 Příklad
  • 1.2 Exotermní a endotermní reakce
• 2 Cvičení pro výpočet entalpie
  • 2.1 Cvičení 1
  • 2.2 Cvičení 2
  • 2.3 Cvičení 3
• 3 Odkazy

Co je entalpie tréninku?

Je to teplo, které je absorbováno nebo uvolňováno systémem, když 1 mol produktu látky je vyroben ze svých prvků v normálním stavu agregace; pevné, kapalné, plynné, rozpouštějící se nebo ve stabilnějším alotropickém stavu.

Nejstabilnější alotropický stav uhlíku je grafit, kromě toho, že je v podmínkách normálního tlaku 1 atmosféra a teplota 25 ° C.

Označuje se jako AH ° f. Tímto způsobem:

ΔH ° f = konečné H - počáteční H

Δ: Řecké písmeno, které symbolizuje změnu nebo změnu energie konečného a počátečního stavu. Dolní index f znamená vytvoření sloučeniny a horní index nebo standardní podmínky.

Příklad

S ohledem na tvorbu kapalné vody

H2 (g) + ½ O2 (g) H20 (l) ΔH ° f = -285,84 kJ / mol

ČinidlaVodík a kyslík, jeho přirozený stav je plynný.

Produkt1 mol kapalné vody.

Mělo by být poznamenáno, že entalpie tvorby podle definice jsou pro 1 mol vyráběné sloučeniny, takže reakce musí být pokud možno upravena o zlomkové koeficienty, jak je patrné z předchozího příkladu..

Exotermní a endotermní reakce

V chemickém procesu může být entalpie tvorby pozitivní ΔHof> 0, pokud je reakce endotermní, což znamená, že absorbuje teplo z média nebo negativní ΔHof<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.

Exotermní reakce

Činidla mají více energie než produkty.

ΔH ° f <0

Endotermická reakce

Reagencie mají nižší energii než produkty.

ΔH ° f> 0

Aby bylo možné správně napsat chemickou rovnici, musí být vyvážené. Aby byl splněn "zákon o ochraně hmoty", musí obsahovat také informace o fyzikálním stavu činidel a produktů, který je znám jako stav agregace..

Je také třeba mít na paměti, že čisté látky mají entalpii tvorby od nuly ke standardním podmínkám a ve své nejstabilnější formě.

V chemickém systému, kde jsou reaktanty a produkty, máme, že entalpie reakce se rovná entalpii tvorby za standardních podmínek.

ΔH ° rxn = ΔH ° f

S ohledem na výše uvedené musíme:

HH ° rxn = produnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

Vzhledem k následující fiktivní reakci

aA + bB cC

Kde a, b, c jsou koeficienty vyvážené chemické rovnice.

Exprese pro entalpii reakce je:

ΔH ° rxn = c ΔH ° f C (a ΔH ° f A + b ΔH ° f B)

Za předpokladu, že: a = 2 mol, b = 1 mol a c = 2 mol.

AH ° f (A) = 300 KJ / mol, AH ° f (B) = -100 KJ / mol, AH ° f (C) = -30 KJ. Vypočtěte ΔH ° rxn

AH ° rxn = 2mol (-30KJ / mol) - (2mol (300KJ / mol + 1mol (-100KJ / mol) = -60KJ - (600KJ - 100KJ) = -560KJ

AH ° rxn = -560 KJ.

Odpovídá pak exotermní reakci.

Hodnoty entalpie pro tvorbu některých anorganických a organických chemických sloučenin při teplotě 25 ° C a tlaku 1 atm

Cvičení pro výpočet entalpie

Cvičení 1

Určete entalpii reakce NO2 (g) podle následující reakce:

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

Pomocí rovnice pro entalpii reakce máme:

HH ° rxn = produnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

ΔH ° rxn = 2mol (ΔH ° f NO2) - (2mol ΔH ° f NO + 1mol ΔH ° f O2)

V tabulce v předchozí části vidíme, že entalpie tvorby kyslíku je 0 KJ / mol, protože kyslík je čistá sloučenina.

AH ° rxn = 2 mol (33,18 KJ / mol) - (2 mol 90,25 KJ / mol + 1 mol 0)

AH ° rxn = -114,14 KJ

Další způsob výpočtu entalpie reakce v chemickém systému je HESS LAW, navržený švýcarskou chemickou firmou Germain Henri Hess v roce 1840.

Zákon říká: „Energie absorbovaná nebo emitovaná v chemickém procesu, ve kterém se reaktanty stávají produkty, je stejná, pokud se provádí v jednom stupni nebo v několika“.

Cvičení 2

Přidání vodíku k acetylenu za vzniku etanu může být provedeno v jednom kroku:

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) AH ° f = - 311,42 KJ / mol

Nebo se může konat ve dvou fázích:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) AH ° f = - 174,47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) AH ° f = - 136,95 KJ / mol

Přidáním obou rovnic algebraicky máme:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) AH ° f = - 174,47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) AH ° f = - 136,95 KJ / mol

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) AH ° rxn = 311,42 KJ / mol

Cvičení 3

(Převzato z quimitube.com Cvičení 26. Termodynamika Hessův zákon)

Vypočtěte oxidační entalpii ethanolu na kyselinu octovou a vodní produkty, s vědomím, že při spalování 10 gramů ethanolu se uvolní 300 KJ energie a při spalování 10 gramů kyseliny octové se uvolní 140 KJ energie..

Jak vidíte v prohlášení o problému, objevují se pouze číselné údaje, ale chemické reakce se neobjevují, takže je nutné je zapsat.

CH3CH20H (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H20 (1) AH1 = -1380 KJ / mol.

Hodnota negativní entalpie je zapsána, protože problém říká, že dochází k uvolnění energie. Musíte také zvážit, že jsou to 10 gramů etanolu, takže musíte vypočítat energii pro každý mol ethanolu. K tomu se provede následující:

Hledá se molární hmotnost ethanolu (součet atomových hmotností), hodnota rovná 46 g / mol.

AH1 = -300 KJ (46 g) ethanol = - 1380 KJ / mol

10 g ethanolu 1 mol ethanolu

Totéž platí pro kyselinu octovou:

CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H20 (1) AH2 = -840 KJ / mol

AH2 = -140 KJ (60 g kyseliny octové) = - 840 KJ / mol

10 g kyseliny octové 1 mol kyseliny octové.

Ve výše uvedených reakcích jsou popsány spalování ethanolu a kyseliny octové, takže je nutné napsat problémový vzorec, kterým je oxidace ethanolu na kyselinu octovou při výrobě vody..

To je reakce, o kterou tento problém žádá. Je to už vyvážené.

CH3CH20H (1) + O2 (g) CH3COOH (1) + H20 (1) AH3 = ?

Aplikace Hessova zákona

Abychom toho dosáhli, vynásobíme termodynamické rovnice číselným koeficientem, aby byly algebraické a správně uspořádaly každou rovnici. To se provádí, když jedno nebo několik činidel není na odpovídající straně v rovnici.

První rovnice zůstává stejná, protože ethanol je na straně reaktantů, jak ukazuje rovnice problému.

Druhá rovnice je nutná pro násobení koeficientem -1 tak, že kyselina octová, která je reaktivní, se může stát produktem.

CH3CH20H (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H20 (1) AHI = -1380 KJ / mol.

- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H2O (l) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)

CH3CH3OH + 3O2-2O2-CH3COOH2C02 + 3H20-2CO2

-2H20

Jsou přidány algebraicky a to je výsledek: rovnice požadovaná v problému.

CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H20 (l)

Určete entalpii reakce.

Stejně jako každá reakce násobená číselným koeficientem musí být také hodnota entalpií vynásobena

AH3 = lxHl-lxAH2 = lx (-1380) -1x (-840)

AH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol

AH3 = - 540 KJ / mol.

V předchozím cvičení etanol představuje dvě reakce, spalování a oxidaci.

Při každé reakci spalování dochází k tvorbě CO2 a H20, zatímco při oxidaci primárního alkoholu, jako je ethanol, vzniká kyselina octová.

Odkazy

1. Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Obecná chemie Výukový materiál Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú.
2. Chemie Knihovny. Termochemie Převzato z hem.libretexts.org.
3. Levine, I. Fyzikálně chemie. vol.2.