Шта је реакциона топлина?

Тхе топлоте реакције или енталпија реакције (ΔХ) је промена енталпије хемијске реакције која се одвија при константном притиску (Анне Марие Хелменстине, 2014).

Пошто је енталпија изведена из притиска, запремине и унутрашње енергије, које су све функције стања, енталпија је такође функција стања (Рацхел Мартин, 2014).

ΔХ, или промена енталпије појавила се као јединица мере за израчунавање промене енергије система када је постало превише тешко пронаћи ΔУ, или промену унутрашње енергије система, истовремено мерити количину топлоте и рад \ т размењени.

Уз константан притисак, промена енталпије је једнака топлоти и може се измерити као ΔХ = к.

Ознака ΔХº или Хº_р затим настаје објашњење тачне температуре и притиска топлоте реакције ΔХ.

Стандардна енталпија реакције симболизирана је ΔХ º или Х Хºркн и може попримити и позитивне и негативне вриједности. Јединице за ΔХ º су килојоуле по молу, или кј / мол.

Претходни концепт за разумевање топлоте реакције: разлике између ΔХ и ΔХº_р.

Δ = представља промену енталпије (енталпија производа минус енталпија реактаната).

Позитивна вриједност показује да производи имају већу енталпију, или да је ендотермна реакција (топлота је потребна).

Негативна вриједност показује да реактанти имају већу енталпију, или да је то егзотермна реакција (настаје топлота)..

º = значи да је реакција стандардна промена енталпије, и јавља се при претходно подешеном притиску / температури.

р = означава да је ова промена енталпија реакције.

Стандардно стање: стандардно стање чврстог или течног је чиста супстанца под притиском од 1 бар или оно што је иста 1 атмосфера (105 Па) и температура од 25 ° Ц, или шта је исто 298 К.

Тхе ΔХº_р је стандардна топлота реакције или стандардна енталпија реакције, и пошто ΔХ такође мери енталпију реакције. Међутим, ΔХºркн се одвија под "стандардним" условима, што значи да се реакција одвија на 25ºЦ и 1 атм.

Предност мерења ΔХ у стандардним условима лежи у способности да се повеже вредност ΔХº са другом, пошто се јављају у истим условима (Цларк, 2013)..

Траининг хеат

Стандардна топлота формирања, ΔХ_фº, хемикалије је количина топлоте која се апсорбује или ослобађа од формирања 1 мол те хемикалије на 25 степени Целзијуса и 1 бар њених елемената у својим стандардним стањима.

Елемент је у свом стандардном стању ако је у свом најстабилнијем облику и свом физичком стању (чврсто, течно или гасно) на 25 степени Целзијуса и 1 бар (Јонатхан Нгуиен, 2017).

На пример, стандардна топлота формирања за угљен диоксид подразумева кисеоник и угљеник као реактанте.

Кисеоник је стабилнији као молекули гаса ОР₂, док је угљеник стабилнији као чврсти графит. (Графит је стабилнији од дијаманта под стандардним условима.)

Да би се израз дефинисао на други начин, стандардна топлота формирања је посебна врста стандардне реакције топлоте.

Реакција је формирање 1 мола хемикалије његових елемената у њиховим стандардним стањима под стандардним условима.

Стандардна топлота формације се назива и стандардна енталпија формације (иако је заиста промена енталпије).

По дефиницији, формирање самог елемента не би произвело никакву промену енталпије, тако да је стандардна топлота реакције за све елементе нула (Цаи, 2014).

Израчунавање енталпије реакције

1- Експериментални прорачун

Енталпија се може експериментално мерити употребом калориметра. Калориметар је инструмент у коме се узорак реагује помоћу електричних каблова који обезбеђују енергију активације. Узорак се налази у посуди окруженој водом која се константно тресе.

Приликом мерења променом температуре која се дешава приликом реаговања узорка и познавањем специфичне топлоте воде и њене масе, топлота која ослобађа или апсорбује реакцију се израчунава помоћу једначине к = Цесп к м к ΔТ.

У овој једнаџби к је топлота, Цесп је специфична топлота у овом случају воде која је једнака 1 калорија по граму, м је маса воде и ΔТ је промена температуре.

Калориметар је изоловани систем који има константан притисак, тако да је ΔХ_р= к

2. Теоретски прорачун

Промена енталпије не зависи од одређеног пута реакције, већ само од укупног енергетског нивоа производа и реагенса. Енталпија је функција стања и као таква је адитивна.

Да би се израчунала стандардна енталпија реакције, можемо додати стандардне енталпије стварања реактаната и одузети је од суме стандардних енталпија формирања производа (Боундлесс, С.Ф.). Рекао је математички, ово нам даје:

ΔХ_р° = Σ ΔХ_фº (производи) - Σ ΔХ_фº (реактанти).

Енталпије реакција се обично израчунавају из енталпија формирања реагенса у нормалним условима (притисак од 1 бар и температура 25 степени Целзијуса)..

Да бисмо објаснили овај принцип термодинамике, израчунат ћемо енталпију реакције сагоријевања метана (ЦХ)₄) према формули:

ЦХ₄ (г) + 20₂ (г) → ЦО₂ (г) + 2Х₂О (г)

Да би се израчунала стандардна енталпија реакције, потребно је тражити стандардне енталпије формације за сваки од реактаната и производа укључених у реакцију.

Они се обично налазе у додатку или у неколико онлајн табела. За ову реакцију, потребни су нам подаци:

Х_фЦХ₄ (г) = -75 кјоул / мол.

Х_фº О₂ (г) = 0 кјоул / мол.

Х_фЦО₂ (г) = -394 кјоул / мол.

Х_фº Х₂О (г) = -284 кјоул / мол.

Треба имати у виду да је стандардна енталпија формације за гас кисеоника 0 кЈ / мол.

Затим сумирамо наше стандардне енталпије тренинга. Треба приметити да зато што су јединице у кЈ / молу, треба да помножимо са стехиометријским коефицијентима у равнотежној реакционој једначини (Леаф Гроуп Лтд, С.Ф.).

Σ ΔХ_фº (производи) = ΔХ_фЦО₂ +2 ΔХ_фº Х₂О

Σ ΔХ_фº (производи) = -1 (394 кјоул / мол) -2 (284 кјоул / мол) = -962 кјоул / мол

Σ ΔХ_фº (реактанти) = ΔХ_фЦХ₄ + ΔХ_фº О₂

Σ ΔХ_фº (реактанти) = -75 кјоул / мол + 2 (0 кјоул / мол) = -75 кјоул / мол

Сада можемо наћи стандардну енталпију реакције:

ΔХ_р° = Σ ΔХ_фº (производи) - Σ ΔХ_фº (реактанти) = (- 962) - (- 75) =

ΔХ_р° = - 887кЈ / мол.

Референце

1. Анне Марие Хелменстине. (2014, 11. јун). Ентхалпи оф Реацтион Дефинитион. Преузето са тхоугхтцо: тхоугхтцо.цом.
2. (С.Ф.). Стандардна енталпија реакције. Опорављен од безграничног: боундлесс.цом.
3. Цаи, Е. (2014, 11. март). стандардна топлота формације. Опоравио се од Цхемицалстатистициан: цхемицалстатистициан.вордпресс.цом.
4. Цларк, Ј. (2013, мај). Различите дефиниције промена енталпије. Добављено из цхемгуиде.цо.ук: цхемгуиде.цо.ук.
5. Јонатхан Нгуиен, Г. Л. (2017., 9. фебруар). Стандардна енталпија формације. Преузето са цхем.либретектс.орг: цхем.либретектс.орг.
6. Леаф Гроуп Лтд. (С.Ф.). Како израчунати енталпије реакције. Опорављен од науке: сциенцинг.цом.
7. Рацхел Мартин, Е. И. (2014, 7. мај). Хеат оф Реацтион. Преузето са цхем.либретектс.орг: цхем.либретектс.орг.