מהו חום התגובה?

ה חום התגובה או אנתלפיה של תגובה (ΔH) הוא השינוי באנתלפיה של תגובה כימית המתרחשת בלחץ מתמיד (אן מארי Helmenstine, 2014).

מאחר שאנטאלפיה נגזרת מלחץ, נפח ואנרגיה פנימית, אשר כולם פונקציות המדינה, אנתלפיה היא גם פונקציה של המדינה (רחל מרטין, 2014).

.DELTA.H, או אנתלפיה שינוי התגלה בתור יחידת המידה כדי לחשב את השינוי באנרגיה של מערכת כשזה הפך קשה מדי כדי למצוא את .DELTA.u, או שינוי האנרגיה הפנימית של מערכת מדידת כמות זמנית של חום ועבודה החליפו.

בהינתן לחץ מתמיד, שינוי האנתלפיה שווה לחום וניתן למדוד אותו ΔH = q.

הסימון ΔH º או ΔH º_ייצור ואז מתעוררת כדי להסביר את הטמפרטורה המדויקת ולחץ של חום התגובה ΔH.

אנתלפיה סטנדרטית של התגובה מסומנת על ידי ΔH º או ΔH r and and and ויכולה להניח גם ערכים חיוביים ושליליים. היחידות עבור ΔH º הן קילוג'ולים לכל שומה, או kj / mol.

מושג קודם כדי להבין את החום של התגובה: ההבדלים בין ΔH ו ΔH º_ייצור.

Δ = מייצג את השינוי באנתלפיה (אנתלפיה של המוצרים פחות אנתלפיה של המגיבים).

ערך חיובי מצביע על כך שלמוצרים יש אנתלפיה גבוהה יותר, או שהיא תגובה אנדותמית (נדרש חום).

ערך שלילי מציין כי למגיבים יש אנתלפיה גבוהה יותר, או שהיא תגובה אקסותרמית (חום מופק).

º = אומר שהתגובה היא שינוי אנתלפיה סטנדרטי, ומתרחשת בלחץ / טמפרטורה מוגדרים מראש.

r = מציין ששינוי זה הוא האנתלפיה של התגובה.

הסטטוס הרגיל: המדינה הסטנדרטית של נוזל או מוצק היא טהור בלחץ של בר 1 או מה היא אותה האווירה 1 (105 Pa) חומר ובטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, או מה הוא אותו 298 K.

ΔH º_ייצור הוא חום סטנדרטי של תגובה או אנתלפיה סטנדרטית של תגובה, וכמו ΔH גם מודד את האנתלפיה של תגובה. עם זאת, ΔH r takes takes takes takes מתרחשת בתנאי "סטנדרטי".

היתרון של מדידה של ΔH בתנאים סטנדרטיים טמון ביכולת לקשר ערך של ΔH עם אחר, שכן הם מתרחשים באותם תנאים (Clark, 2013).

אימון חום

החום הסטנדרטי של היווצרות, ΔH_וº, של חומר כימי הוא כמות החום שנספג או משוחרר מהיווצרות של שומה אחת של כימיקל זה ב -25 מעלות צלזיוס, ו -1 בר של האלמנטים שלה במצבים הסטנדרטיים.

אלמנט הוא במצב הרגיל שלו אם הוא בצורתו היציבה ביותר ובמצבו הפיזי (מוצק, נוזלי או גז) ב -25 מעלות צלזיוס ובר 1 (ג'ונתן נגוין, 2017).

לדוגמה, חום סטנדרטי של היווצרות פחמן דו חמצני מרמז חמצן ופחמן כמו מגיבים.

חמצן יציב יותר כמו מולקולות גז או₂, בעוד פחמן יציב יותר כמו גרפיט מוצק. (גרפיט יציב יותר מאשר יהלומים בתנאים סטנדרטיים).

כדי להביע את ההגדרה בדרך אחרת, החום הסטנדרטי של היווצרות הוא סוג מיוחד של תגובה חום סטנדרטי.

התגובה היא היווצרות של 1 שומה של כימיקל של האלמנטים שלה במצבים סטנדרטיים שלהם בתנאים סטנדרטיים.

החום הסטנדרטי של המבנה נקרא גם אנתלפיה סטנדרטית של היווצרות (אם כי זה באמת שינוי האנתלפיה).

מעצם הגדרתו, היווצרותו של אלמנט של עצמו לא תיצור כל שינוי באנתלפיה, ולכן החום הסטנדרטי של התגובה לכל האלמנטים הוא אפס (Cai, 2014).

חישוב אנתלפיה תגובה

1. חישוב ניסויי

את האנתלפיה ניתן למדוד באופן ניסיוני על ידי שימוש של calorimeter. קלורימטר הוא מכשיר שבו מדגם הוא הגיב באמצעות כבלים חשמליים המספקים את האנרגיה ההפעלה. המדגם הוא במיכל מוקף מים אשר רועד כל הזמן.

על ידי מדידת שינוי טמפרטורה המיוצר על ידי מגיבים המדגם ולדעת החום הסגולי של המים המסה שלו, החום שוחררו או נספג על ידי x = q התגובה המשוואה m X Cesp מחושבת .DELTA.T.

במשוואה זו q הוא החום, Cesp הוא החום הספציפי במקרה זה של המים השווה ל 1 קלוריות לגרם, m הוא מסת המים ΔT הוא השינוי בטמפרטורה.

Caliorimeter היא מערכת מבודדת שיש לה לחץ מתמיד, כך ΔH_ייצור= q

חישוב תיאורטי

שינוי האנתלפיה אינו תלוי בנתיב מסוים של תגובה, אלא רק ברמת האנרגיה הכוללת של המוצרים והריאגנטים. אנתלפיה היא פונקציה של המדינה, וככזו, הוא תוסף.

כדי לחשב את האנתלפיה רמת התגובה, נוכל להוסיף את enthalpies תקן של היווצרות של המגיבים וחיסור סכום enthalpies תקן של היווצרות של מוצרים (ללא גבול, S.F.). אמר מתמטית, זה נותן לנו:

Δay_ייצור° = Σ ΔH_וº (מוצרים) - Σ ΔH_וº (מגיבים).

את enthalpies של תגובות הם בדרך כלל מחושב מתוך enthalpies של היווצרות מגיב בתנאים רגילים (לחץ של 1 בר וטמפרטורה 25 מעלות צלזיוס).

כדי להסביר את העיקרון הזה של התרמודינמיקה, נחשב את האנתלפיה של התגובה על הבעירה של מתאן (CH₄) על פי הנוסחה:

CH₄ (g) + 2O₂ (ז) → CO₂ (ז) + 2H₂O (g)

כדי לחשב את אנתלפיה סטנדרטית של התגובה, אנחנו צריכים לחפש את enthalpies תקן של היווצרות עבור כל המגיבים ומוצרים המעורבים התגובה.

אלה נמצאים בדרך כלל בנספח או במספר טבלאות מקוונות. עבור תגובה זו, הנתונים שאנו זקוקים להם הם:

ח_וCH₄ (g) = -75 kjoul / mol.

ח_וº O₂ (g) = 0 kjoul / mol.

ח_וCO₂ (g) = -394 kjoul / mol.

ח_וº H₂O (g) = -284 kjoul / mol.

שים לב כי זה במצב הסטנדרטי שלה, האנתלפיה סטנדרטי של היווצרות של גז חמצן הוא 0 ק"ג / מול.

לאחר מכן, אנו לסכם את enthalpies סטנדרטיים של אימונים. שים לב כי היחידות נמצאות kJ / mol, אנחנו צריכים להכפיל את מקדמי stoichiometric התגובה המאוזנת המשוואה (בע"מ הקבוצה ליף, S.F.).

Σ Δay_וº (מוצרים) = ΔH_וCO₂ +2 ΔH_וº H₂הו

Σ Δay_וº (מוצרים) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol

Σ Δay_וº (מגיבים) = ΔH_וCH₄ + Δay_וº O₂

Σ Δay_וº (מגיבים) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol

עכשיו, אנחנו יכולים למצוא את אנתלפיה סטנדרטית של התגובה:

Δay_ייצור° = Σ ΔH_וº (מוצרים) - Σ ΔH_וº (מגיבים) = (- 962) - (- 75) =

Δay_ייצור° = - 887kJ / מול.

הפניות

1. אן מארי הלמנשטיין. (2014, 11 ביוני). אנתלפיה של הגדרה תגובה. מקור: מחשבה מחשבה.
2. (S.F.). אנתלפיה רגילה של תגובה. משוחזר ללא גבול:.
3. Cai, E. (2014, 11 במרץ). חום סטנדרטי של היווצרות. משוחזר מן chemicalstatistician:.
4. קלארק, ג 'יי (2013, מאי). הגדרות שונות אנתלפיה שינוי. מקור: chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
5. יונתן נגוין, ג 'ל' (2017, 9 בפברואר). אנתלפיה רגילה של גיבוש. מקור: chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
6. ליף גרופ בע"מ (ש '). כיצד לחשב את אנתאלפיים של תגובה. שחזר מ Sciencing: sciencing.com.
7. רחל מרטין, א 'י. (2014, 7 במאי). חום התגובה. מקור: chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.