Шта је енталпија?

Тхе енталпија то је мера количине енергије садржане у телу (систему) који има запремину, је под притиском и може се заменити са околином. Приказана је словом Х. Физичка јединица повезана са њом је јул (Ј = кгм2 / с2).

Математички се може изразити на следећи начин:

Х = У + ПВ

Где:

Х = Енталпија

У = Унутрашња енергија система

П = Притисак

В = Запремина

Ако су оба У и П и В функција стања, Х ће бити превише. То је зато што се у датом тренутку могу дати коначни и почетни услови варијабле која ће се проучавати у систему.

Индек

• 1 Која је енталпија тренинга?
  • 1.1 Пример
  • 1.2 Егзотермне и ендотермне реакције
• 2 Вежбе за израчунавање енталпије
  • 2.1 Вежба 1
  • 2.2 Вежба 2
  • 2.3 Вежба 3
• 3 Референце

Шта је енталпија тренинга?

То је топлота коју апсорбује или ослобађа систем када се, 1 мол продукта супстанце, произведе из његових елемената у њиховом нормалном агрегатном стању; чврста, течна, гасовита, растварање или у стабилнијем алотропном стању.

Најстабилније алотропно стање угљеника је графит, поред тога што је под нормалним притиском 1 атмосфера и 25 ° Ц температуре.

Означава се као ΔХ ° ф. На овај начин:

ΔХ ° ф = крајњи Х - почетни Х

Δ: грчко слово које симболизира промјену или варијацију енергије коначног и почетног стања. Индекс ф, означава формирање једињења и суперскрипт или стандардне услове.

Пример

С обзиром на реакцију формирања течне воде

Х2 (г) + ½ О2 (г) Х2О (л) ΔХ ° ф = -285,84 кЈ / мол

Реагенси: Водоник и кисеоник, његово природно стање је гасовито.

Продуцт: 1 мол течне воде.

Треба напоменути да су енталпије формирања према дефиницији за 1 мол произведеног споја, тако да реакција мора бити прилагођена ако је могуће фракцијским коефицијентима, као што се види у претходном примјеру..

Егзотермне и ендотермне реакције

У хемијском процесу, енталпија формације може бити позитивна ΔХоф> 0 ако је реакција ендотермна, што значи да апсорбује топлоту из медија или негативног ΔХоф<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.

Егзотермна реакција

Реагенси имају више енергије него производи.

ΔХ ° ф <0

Ендотермичка реакција

Реагенси имају мању енергију од производа.

ΔХ ° ф> 0

Да би исправно написали хемијску једначину, она мора бити моларно уравнотежена. Да би се ускладио са "Законом о очувању материје", он такође мора да садржи информације о физичком стању реагенса и производа, које је познато као агрегатно стање.

Такође треба имати у виду да чисте супстанце имају енталпију формације од нуле до стандардних услова иу њиховом најстабилнијем облику.

У хемијском систему где постоје реактанти и производи, имамо да је енталпија реакције једнака енталпији формације у стандардним условима..

ΔХ ° ркн = ΔХ ° ф

Узимајући у обзир горе наведено, морамо:

ΔХ ° ркн = Σнпродуцтос Хивецтивос Σнреацтивос Хреацтивос

Следила је следећа фиктивна реакција

аА + бБ цЦ

Где су а, б, ц коефицијенти балансиране хемијске једначине.

Израз за енталпију реакције је:

ΔХ ° ркн = ц ΔХ ° ф Ц (а ΔХ ° ф А + б ΔХ ° ф Б)

Под претпоставком да: а = 2 мол, б = 1 мол и ц = 2 мол.

ΔХ ° ф (А) = 300 КЈ / мол, ΔХ ° ф (Б) = -100 КЈ / мол, ΔХ ° ф (Ц) = -30 КЈ. Израчунајте ΔХ ° ркн

ΔХ ° ркн = 2мол (-30КЈ / мол) - (2мол (300КЈ / мол + 1мол (-100КЈ / мол) = -60КЈ - (600КЈ - 100КЈ) = -560КЈ

ΔХ ° ркн = -560КЈ.

Тада одговара егзотермној реакцији.

Вредности енталпије за формирање неких неорганских и органских хемијских једињења при 25 ° Ц и притиску од 1 атм

Вежбе за израчунавање енталпије

Вежба 1

Пронађите енталпију реакције НО2 (г) према следећој реакцији:

2НО (г) + О2 (г) 2НО2 (г)

Користећи једначину за енталпију реакције имамо:

ΔХ ° ркн = Σнпродуцтос Хивецтивос Σнреацтивос Хреацтивос

ΔХ ° ркн = 2мол (ΔХ ° ф НО2) - (2мол ΔХ ° ф НО + 1мол ΔХ ° ф О2)

У табели у претходном одељку можемо видети да је енталпија формације за кисеоник 0 КЈ / мол, јер је кисеоник чисто једињење..

ΔХ ° ркн = 2мол (33.18КЈ / мол) - (2мол 90.25 КЈ / мол + 1 мол 0)

ΔХ ° ркн = -114,14 КЈ

Други начин да се израчуна енталпија реакције у хемијском систему је ХЕСС ЗАКОН, који је предложио швајцарски хемичар Гермаин Хенри Хесс у години 1840..

Закон каже: "Енергија која је апсорбована или емитована у хемијском процесу у којем реактанти постају производи, је иста ако се спроводи у једној или више фаза".

Вежба 2

Додавање водоника ацетилену у етан може се извршити у једном кораку:

Ц2Х2 (г) + 2Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ф = - 311,42 КЈ / мол

Или може да се одвија у две фазе:

Ц2Х2 (г) + Х2 (г) Х2Ц = ЦХ2 (г) ΔХ ° ф = - 174.47 КЈ / мол

Х2Ц = ЦХ2 (г) + Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ф = - 136.95 КЈ / мол

Додавањем обе једнаџбе алгебарски имамо:

Ц2Х2 (г) + Х2 (г) Х2Ц = ЦХ2 (г) ΔХ ° ф = - 174.47 КЈ / мол

Х2Ц = ЦХ2 (г) + Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ф = - 136.95 КЈ / мол

Ц2Х2 (г) + 2Х2 (г) Х3ЦЦХ3 (г) ΔХ ° ркн = 311,42 КЈ / мол

Вежба 3

(Преузето са куимитубе.цом Вежба 26. Термодинамика Хессов закон)

Израчунајте енталпију оксидације етанола, дајући као сирћетну киселину и производе воде, знајући да се при сагоревању 10 грама етанола ослобађа 300 КЈ енергије и при сагоревању 10 грама сирћетне киселине ослобађа се 140 КЈ енергије..

Као што можете видети у изјави о проблему, појављују се само нумерички подаци, али се хемијске реакције не појављују, па их је потребно написати..

ЦХ3ЦХ2ОХ (л) + 3О2 (г) 2ЦО2 (г) +3 Х2О (л) ΔХ1 = -1380 КЈ / мол.

Вредност негативне енталпије је написана зато што проблем каже да постоји ослобађање енергије. Такође морате узети у обзир да су то 10 грама етанола, тако да морате израчунати енергију за сваки мол етанола. За ово се ради следеће:

Тражена је моларна маса етанола (сума атомских тежина), вредност једнака 46 г / мол.

АХ1 = -300 КЈ (46 г) етанол = - 1380 КЈ / мол

10 г етанол 1 мол етанол

Исто се ради за сирћетну киселину:

ЦХ3ЦООХ (л) + 2О2 (г) 2ЦО2 (г) + 2 Х20 (л) ΔХ2 = -840 КЈ / мол

ΔХ2 = -140 КЈ (60 г сирћетне киселине) = - 840 КЈ / мол

10 г сирћетне киселине 1 мол сирћетне киселине.

У горе наведеним реакцијама описана су сагоревања етанола и сирћетне киселине, па је потребно написати проблемску формулу која је оксидација етанола у сирћетну киселину уз производњу воде..

То је реакција коју проблем тражи. Већ је уравнотежен.

ЦХ3ЦХ2ОХ (л) + О2 (г) ЦХ3ЦООХ (л) + Х2О (л) ΔХ3 = ?

Примена Хесовог закона

Да бисмо то урадили, помножимо термодинамичке једначине нумеричким коефицијентом да бисмо их учинили алгебарским и исправно организовали сваку једначину. Ово се ради када један или више реагенса нису на одговарајућој страни у једначини.

Прва једначина остаје иста зато што је етанол на страни реактаната као што је назначено проблемском једначином.

Друга једначина је потребна да се помножи са коефицијентом -1 на такав начин да сирћетна киселина која је као реактивна може постати производ

ЦХ3ЦХ2ОХ (1) + 3О2 (г) 2ЦО2 (г) + 3Х2О (л) ΔХ1 = -1380 КЈ / мол.

- ЦХ3ЦООХ (л) - 2О2 (г) - 2ЦО2 (г) - 2Х2О (л) ΔХ2 = - (-840 КЈ / мол)

ЦХ3ЦХ3ОХ + 3О2 -2О2-ЦХ3ЦООХ 2ЦО2 + 3Х2О -2ЦО2

-2Х2О

Они се додају алгебарски и то је резултат: једначина која се тражи у проблему.

ЦХ3ЦХ3ОХ (л) + 02 (г) ЦХ3ЦООХ (л) + Х2О (л)

Одредите енталпију реакције.

На исти начин на који се свака реакција помножена са нумеричким коефицијентом, вредност енталпије такође мора множити

ΔХ3 = 1к ΔХ1 -1кΔХ2 = 1к (-1380) -1к (-840)

АХ3 = -1380 + 840 = - 540 КЈ / мол

ΔХ3 = - 540 КЈ / мол.

У претходној вежби, етанол представља две реакције, сагоревање и оксидацију.

У свакој реакцији сагоревања долази до стварања ЦО2 и Х2О, док у оксидацији примарног алкохола као што је етанол настаје сирћетна киселина

Референце

1. Цедрон, Јуан Царлос, Вицториа Ланда, Јуана Роблес (2011). Генерал Цхемистри Наставни материјал Лима: Понтифициа Универсидад Цатолица дел Перу.
2. Цхемистри Либретектс. Тхермоцхемистри Преузето из хем.либретектс.орг.
3. Левине, И. Пхисицоцхемистри. вол.2.