מהו אנתלפיה?

ה אנתלפיה זה המדד של כמות האנרגיה הכלולה בגוף (מערכת) שיש לו נפח, הוא תחת לחץ וניתן להחלפה עם הסביבה שלה. הוא מיוצג על ידי האות H. היחידה הפיזית המשויכת אליו היא יולי (J = kgm2 / s2).

מבחינה מתמטית ניתן לבטא את הדברים הבאים:

H = U + PV

היכן

H = אנתלפיה

U = אנרגיה פנימית של המערכת

P = לחץ

אשר 49

אם הן U ו- P ו- V הן פונקציות המדינה, גם H. זאת משום שברגע נתון, ניתן לתת את התנאים הסופיים והראשוניים של המשתנה שיילמדו במערכת.

אינדקס

• 1 מהו האנתלפיה של אימון?
  • 1.1 דוגמה
  • 1.2 תגובות אקסותרמיות ואנתרומיות
• 2 תרגילים לחישוב האנתלפיה
  • 2.1 מימוש 1
  • 2.2 תרגיל 2
  • 2.3 מימוש 3
• 3 הפניות

מהו האנתלפיה של אימון?

זהו החום שנספג או משוחרר על ידי מערכת כאשר, 1 שומה של מוצר של חומר, מיוצר מ אלמנטים במצב הרגיל שלהם של צבירה; מוצק, נוזלי, גזי, פירוק או במצב אלטרופי יציב יותר.

מצב allotropic היציב ביותר של פחמן הוא גרפיט, בנוסף להיותו במצב לחץ רגיל 1 אווירה ו 25 מעלות צלזיוס.

הוא מסומן כ ΔH ° f. בדרך זו:

ΔF ° F = סופי H - ראשוני H

Δ: אות יוונית המסמלת את השינוי או את השינוי באנרגיה של סופי ושל מצב התחלתי. התת-פסקה, פירושו היווצרות המתחם והעליון או התנאים הסטנדרטיים.

דוגמה

בהתחשב בתגובה היווצרות של מים נוזליים

H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) ΔH ° f = -285.84 kJ / mol

ריאגנטים: מימן וחמצן, המצב הטבעי שלה הוא גז.

מוצר: 1 שומה של מים נוזליים.

יש לציין כי enthalpies של היווצרות על פי ההגדרה הם עבור 1 מול של תרכובת המיוצר, ולכן התגובה חייבת להיות מותאמת במידת האפשר עם מקדמי השבר, כפי שניתן לראות בדוגמה הקודמת.

תגובות אקסותרמיות ואנדותרמיות

בתהליך כימי, אנתלפיה של היווצרות יכול להיות חיובי ΔHof> 0 אם התגובה היא endothermic, כלומר היא סופגת חום בינוני או שלילי ΔHof<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.

תגובה אקסותרמית

ריאגנטים יש יותר אנרגיה מאשר מוצרים.

ΔF ° f <0

תגובה אנדותרמית

ריאגנטים יש אנרגיה נמוכה יותר מאשר מוצרים.

ΔF ° f> 0

כדי לכתוב בצורה נכונה משוואה כימית, זה חייב להיות מאוזן molarly. על מנת לקיים את "חוק שימור החומר", עליו לכלול גם מידע על המצב הפיזי של ריאגנטים ומוצרים, אשר ידוע בתור מצב של צבירה.

כמו כן יש לזכור כי חומרים טהורים יש אנתלפיה של היווצרות מאפס לתנאים סטנדרטיים בצורה יציבה ביותר שלהם.

במערכת כימית שבה יש מגיבים ומוצרים, יש לנו כי אנתלפיה של התגובה שווה אנתלפיה של היווצרות בתנאים סטנדרטיים.

ΔF ° rxn = ΔH ° f

אם ניקח בחשבון את האמור לעיל עלינו:

ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

לאור התגובה הפיקטיבית הבאה

a + bB cC

כאשר a, b, c הם מקדמי המשוואה הכימית מאוזנת.

הביטוי לאנתאלפיית התגובה הוא:

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

בהנחה: a = 2 mol, b = 1 mol ו- c = 2 mol.

ΔF ° F (A) = 300 KJ / mol, ΔH ° f (B) = -100 KJ / mol, ΔH ° f (C) = -30 KJ. חישוב ΔH rxn r

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

ΔF ° rxn = -560KJ.

מקביל אז לתגובה אקסותרמית.

ערכים anthalpy להיווצרות של כמה תרכובות כימיות אורגניים אורגניים ב 25 ° C ו 1 הלחץ atm

תרגילים לחישוב אנתלפיה

תרגיל 1

מצא את אנתלפיה של התגובה של NO2 (ז) על פי התגובה הבאה:

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

באמצעות המשוואה עבור אנתלפיה התגובה, יש לנו:

ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

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

בטבלה בסעיף הקודם אנו יכולים לראות כי אנתלפיה של היווצרות של חמצן הוא 0 KJ / מול, כי חמצן הוא תרכובת טהורה.

ΔH rxn = 2mol (33.18KJ / mol) - (2mol 90.25 KJ / mol + 1mol 0)

ΔH ° rxn = -114.14 KJ

דרך נוספת לחשב את אנתלפיה של התגובה במערכת כימית היא דרך חוק הס, המוצע על ידי כימאי שוויצרי ז'רמן אנרי הס בשנת 1840.

החוק אומר: "האנרגיה שנספגה או הנפלטת בתהליך כימי שבו המגיבים הופכים למוצרים, זהה אם היא מתבצעת בשלב אחד או בכמה".

תרגיל 2

הוספת מימן לאצטילן ליצירת אתאן יכולה להתבצע בשלב אחד:

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 311.42 KJ / mol

או שזה יכול להתקיים בשני שלבים:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH ° f = - 174.47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136.95 KJ / mol

על ידי הוספת שתי משוואות אלגבריות יש לנו:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH ° f = - 174.47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136.95 KJ / mol

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° rxn = 311.42 KJ / mol

תרגיל 3

(נלקח מתוך תרגיל quimitube.com 26. חוק התרמודינמיקה הס)

חישוב אנתלפיה של חמצון של אתנול לתת מוצרים כמו חומצה אצטית ומים, בידיעה כי בעירה של 10 גרם של אתנול משתחררים 300 KJ של אנרגיה בעירה של 10 גרם של חומצה אצטית משתחררים האנרגיה KJ 140.

כפי שניתן לראות בהצהרת הבעיה, רק נתונים מספריים מופיעים, אך תגובות כימיות אינן מופיעות, ולכן יש צורך לכתוב אותן.

CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H2O (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.

הערך של אנתלפיה שלילית נכתב כי הבעיה אומרת שיש שחרור אנרגיה. אתה גם צריך לשקול כי הם 10 גרם של אתנול, אז אתה צריך לחשב את האנרגיה עבור כל שומה של אתנול. לשם כך נעשים הדברים הבאים:

המשקל הטוחני של אתנול (סכום משקולות האטום), ערך שווה ל 46 גרם / mol, הוא ביקש.

ΔH1 = -300 KJ (46 גרם) אתנול = - 1380 KJ / mol

10 גרם אתנול 1mol

כך גם לגבי חומצה אצטית:

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

ΔH2 = -140 KJ (60 גרם חומצה אצטית) = - 840 KJ / mol

10 גרם חומצה אצטית 1 חומצה אצטית מול.

בתגובות הנ"ל מתוארות הבערות של אתנול וחומצה אצטית, ולכן יש צורך לכתוב את נוסחת הבעיה שהיא החמצון של אתנול לחומצה אצטית עם ייצור מים.

זוהי התגובה שהבעיה מבקשת. זה כבר מאוזן.

CH3C2OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l) ΔH3 = ?

החלת חוק הס

לשם כך אנו מכפילים את משוואות התרמודינמיקה על ידי מקדם מספרי כדי להפוך אותם אלגבריים כדי לארגן כראוי כל משוואה. זה נעשה כאשר אחד או כמה ריאגנטים אינם בצד המתאים במשוואה.

המשוואה הראשונה נשארת זהה, כי אתנול הוא בצד של המגיבים כפי שצוין על ידי משוואת הבעיה.

המשוואה השנייה נחוצה כדי להכפיל אותה על ידי מקדם -1 בצורה כזו שהחומצה האצטטית שהיא תגובתי יכולה להפוך למוצר

CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.

- (2) - 2H2O (l) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)

סיבוב 3CO2 + 3O2 + 3O2 - 3C2O -2CO2

-2H2O

הם נוספו אלגבריים וזו התוצאה: המשוואה הנדרשת בבעיה.

CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l)

לקבוע את אנתלפיה של התגובה.

באותו אופן שבו כל תגובה מוכפלת במקדם המספרי, יש להכפיל את הערך של האנטלפיה

ΔH3 = 1x ΔH1 -1xΔH2 = 1x (-1380) -1x (-840)

ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol

ΔH3 = - 540 KJ / mol.

בתרגיל הקודם, אתנול מציג שתי תגובות, בעירה וחמצון.

בכל תגובה בעירה יש היווצרות של CO2 ו H2O, ואילו חמצון של אלכוהול העיקרי כגון אתנול יש היווצרות של חומצה אצטית

הפניות

1. Cedrón, חואן קרלוס, ויקטוריה לנדא, חואנה רובלס (2011). כימיה כללית חומר הוראה לימה: Pontificia Universidad Católica del Perú.
2. כימיה ליברטקסטים. תרמוכימיה נלקח מתוך hem.libretexts.org.
3. לוין, I. פיסיקוכימיה. כרך 2.