MIKÄ ON MUODOSTUMISEN ENTALPIA? (HARJOITUKSILLA) - FYYSINEN - 2026

Muodostuminen entalpia on entalpiamuutos kärsi muodostamalla yksi mooli yhdisteen tai aineen vakio-olosuhteissa. Normaalipaineella ymmärretään, kun muodostumisreaktio suoritetaan yhden ilmakehän ilmakehän paineessa ja huoneenlämpötilassa 25 celsiusastetta tai 298,15 kelviniä.

Reaktiivisten elementtien normaali tila muodostumisreaktiossa viittaa näiden aineiden yleisimpaan aggregaatiotilaan (kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen) normaaleissa paine- ja lämpötilaolosuhteissa.

Yhdisteen muodostumisreaktiossa lämpö vaihdetaan ympäristön kanssa. Lähde: pixabay

Normaalitila tarkoittaa myös näiden reaktiivisten elementtien vakainta allotrooppista muotoa tavanomaisissa reaktio-olosuhteissa.

Entalpia H on termodynaaminen funktio, joka määritellään sisäisenä energiona U plus paineen P ja tilavuuden V tulo aineina, jotka osallistuvat kemialliseen reaktioon, joka muodostuu ainemoolista:

H = U + P ∙ V

Enthalpialla on energian ulottuvuuksia ja kansainvälisessä mittausjärjestelmässä se mitataan Jouleissa.

Tavallinen entalpia

Entalpian symboli on H, mutta muodostumisen entalpian erityistapauksessa sitä merkitään AH0f osoittamaan, että se viittaa muutokseen, jonka tämä termodynaaminen toiminto kokee tietyn yhdisteen moolin muodostumisreaktiossa standardiolosuhteissa.

Merkinnässä yläindeksi 0 ilmaisee vakio-olosuhteet ja alaindeksi f osoittaa yhden moolin aineen muodostumisen lähtöaineena reagoivista aineista aggregaatiotilassa ja reagenssien stabiilimmasta allotrooppisesta muodosta vakio-olosuhteissa.

Muodostumisen lämpö

Ensimmäisessä laissa vahvistetaan, että termodynaamisessa prosessissa vaihdettu lämpö on yhtä suuri kuin prosessissa mukana olevien aineiden sisäisen energian muutos plus näiden aineiden prosessissa tekemä työ:

Q = AU + W

Tässä tapauksessa reaktio suoritetaan vakiopaineessa, erityisesti yhden ilmakehän paineessa, joten työ on paineen ja tilavuuden muutoksen tulosta.

Sitten tietyn yhdisteen muodostumislämpö, ​​jota merkitsemme Q0f: llä, liittyy sisäisen energian ja tilavuuden muutokseen seuraavalla tavalla:

Q0f = AU + P AV

Mutta muistamalla standardin entalpian määritelmä meillä on, että:

Q0f = AH0f

Ero entalpian ja muodostumislämmön välillä

Tämä ilmaisu ei tarkoita, että muodostumisen lämpö ja muodostumisen entalpia ovat samat. Oikea tulkinta on, että muodostumisreaktion aikana vaihtunut lämpö aiheutti muutoksen muodostuneen aineen entroopiossa suhteessa reagensseihin normaaleissa olosuhteissa.

Toisaalta, koska entalpia on laaja termodynaaminen funktio, muodostumislämpö viittaa aina yhteen mooliin muodostettua yhdistettä.

Jos muodostusreaktio on eksoterminen, muodostumisen entalpia on negatiivinen.

Päinvastoin, jos muodostumisreaktio on endoterminen, muodostumisen entalpia on positiivinen.

Termokemialliset yhtälöt

Lämpökemiallisessa muodostumisyhtälössä reagoivien aineiden ja tuotteiden ei tarvitse olla yksilöity. Ensinnäkin on välttämätöntä, että kemiallinen yhtälö tasapainotetaan siten, että muodostuneen yhdisteen määrä on aina 1 mooli.

Toisaalta reagenssien ja tuotteiden aggregaation tila on ilmoitettava kemiallisessa yhtälössä. Tarvittaessa on myös ilmoitettava saman allotrooppinen muoto, koska muodostumislämpö riippuu kaikista näistä tekijöistä.

Termokemiallisessa muodostumisyhtälössä on myös ilmoitettava muodostumisen entalpia.

Katsotaanpa joitain esimerkkejä hyvin asennetuista lämpökemiallisista yhtälöistä:

H2 (g) + 1 O2 (g) → H20 (g); AH0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + 1 O2 (g) → H20 (l); AH0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + 1 O2 (g) → H20 (s); AH0f = -292,6 kJ / mol

Tärkeitä huomioita

- Kaikki ovat tasapainossa yhden moolin tuotteen muodostumisen perusteella.

- Reagenssien ja tuotteen aggregaation tila ilmoitetaan.

- Muodostumisen entalpia ilmoitetaan.

Huomaa, että muodostumisen entalpia riippuu tuotteen aggregaation tilasta. Kolmesta reaktiosta vakain vakio-olosuhteissa on toinen.

Koska kemiallisessa reaktiossa ja etenkin muodostumisreaktiossa on merkitystä entropian muutokselle, ei entropialle itselleen, on sovittu, että puhtailla elementeillä, jotka ovat molekyylimuodossaan ja luonnollisessa aggregaatiotilassaan standardiolosuhteissa, on muodostumis entropia tyhjä.

Tässä muutama esimerkki:

02 (g); AH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); AH0f = 0 kJ / mol

Na (s); AH0f = 0 kJ / mol

C (grafiitti); AH0f = 0 kJ / mol

Ratkaistuja harjoituksia

-Harjoitus 1

Tietäen, että eteenin (C2H4) muodostamiseksi on tarpeen lisätä 52 kJ lämpöä jokaiselle moolille ja että sen reagenssit ovat vetyä ja grafiittia, kirjoita lämpökemiallinen yhtälö eteenin muodostukseen.

Ratkaisu

Ensin nostetaan kemiallinen yhtälö ja tasapainotetaan se yhden moolin eteenin perusteella.

Sitten otamme huomioon, että muodostumisreaktion tapahtumiseksi vaaditaan lämpöä, mikä osoittaa, että se on endoterminen reaktio ja siksi muodostumisen entropia on positiivinen.

2 C (kiinteä grafiitti) + 2 H2 (kaasu) → C2H4 (kaasu); AH0f = +52 kJ / mol

-Harjoitus 2

Vakio-olosuhteissa vety ja happi sekoitetaan 5 litran astiaan. Happi ja vety reagoivat täysin ilman mitään reagensseja muodostaen vetyperoksidia. Reaktion aikana ympäristöön vapautui 38,35 kJ lämpöä.

Ilmoita kemiallinen ja lämpökemiallinen yhtälö. Laske vetyperoksidin muodostumisen entropia.

Ratkaisu

Vetyperoksidin muodostusreaktio on:

H2 (kaasu) + O2 (kaasu) → H2O2 (nestemäinen)

Huomaa, että yhtälö on jo tasapainotettu yhden moolin tuotetta kohti. Eli kuluu yksi mooli vetyä ja yksi mooli happea yhden moolin vetyperoksidin tuottamiseksi.

Mutta ongelmalausunto kertoo meille, että vety ja happi sekoitetaan 5 litran astiaan vakio-olosuhteissa, joten tiedämme, että kukin kaasuista vie 5 litraa.

Käyttämällä vakio-olosuhteita lämpökemiallisen yhtälön saamiseksi

Toisaalta, normaaleissa olosuhteissa paine 1 atm = 1,013 x 10 temperature Pa ja lämpötila 25 ° C = 298,15 K.

Vakio-olosuhteissa yksi mooli ihanteellista kaasua vie 24,47 litraa, mikä voidaan varmistaa seuraavasta laskelmasta:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10 Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.

Koska käytettävissä on 5 litraa, kunkin kaasun moolimäärä saadaan laskemalla:

5 litraa / 24,47 litraa / mooli = 0,204 moolia kutakin kaasua.

Tasapainotetun kemiallisen yhtälön mukaan muodostuu 0,204 moolia vetyperoksidia, joka vapauttaa ympäristöön 38,35 kJ lämpöä. Toisin sanoen yhden moolia peroksidia varten tarvitaan 38,35 kJ / 0,204 moolia = 188 kJ / mooli.

Koska lämpöä vapautuu myös reaktion aikana ympäristöön, muodostumisen entalpia on negatiivinen. Lopulta tuloksena on seuraava lämpökemiallinen yhtälö:

H2 (kaasu) + O2 (kaasu) → H2O2 (neste); AH0f = -188 kJ / mol

Viitteet

1. Kastanjat E. Entalpia kemiallisissa reaktioissa. Palautettu osoitteesta: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Lämpökemia. Reaktion entalpia. Palautettu osoitteesta: recursostic.educacion.es
3. Lämpökemia. Määritelmä standardireaktion entalpia. Palautettu osoitteesta: quimitube.com
4. Lämpökemia. Määritelmä muodostumisen entalpiasta ja esimerkkejä. Palautettu osoitteesta: quimitube.com
5. Wikipedia. Reaktion standardi entalpia. Palautettu osoitteesta: wikipedia.com
6. Wikipedia. Muodostumisen entalpia. Palautettu osoitteesta: wikipedia.com