Vad är entalpy?

Entalalp är mängden energi som finns i en kropp (system) som har en volym, är under tryck och kan bytas ut med sin omgivning. Den representeras av bokstaven H. Den fysiska enheten som är associerad med den är juli (J = kgm2 / s2).

Matematiskt kan det uttryckas enligt följande:

H = U + PV

där:

H = Entalier

U = Systemets interna energi

P = Tryck

V = volym

Om både U och P och V är statliga funktioner, kommer H också att vara. Detta beror på att vid ett givet tillfälle ges slutliga och initiala villkor för variabeln som kommer att studeras i systemet.

Vad är entalform av bildande?

Det är värmen som absorberas eller frigörs av ett system när 1 mol av en produkt av ett ämne framställs av dess beståndsdelar i deras normala aggregeringsläge. fast, flytande, gasformig, upplösning eller i dess mer stabila allotropa tillstånd.

Det mest stabila allotropa tillståndet av kol är grafit, förutom att vid normala tryckförhållanden 1 atmosfär och 25 ° C temperatur.

Den betecknas som ΔH ° f. På så sätt:

ΔH ° f = slutlig H - Initial H

Δ: Grekiskt brev som symboliserar förändringen eller variationen i energin i ett slutligt och ett initialt tillstånd. Subskriptet f betyder bildning av föreningen och superskriptionen eller standardbetingelserna.

exempel

Med tanke på bildningsreaktionen av flytande vatten

H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (1) ΔH ° f = -285, 84 kJ / mol

Reagens : Väte och syre, dess naturliga tillstånd är gasformigt.

Produkt : 1 mol flytande vatten.

Det bör noteras att bildningens enthalpier enligt definitionen är för 1 mol framställd förening, så att reaktionen bör justeras om möjligt med fraktionskoefficienter, såsom framgår av föregående exempel.

Exoterma och endoterma reaktioner

I en kemisk process kan bildningens entalpy vara positiv ΔHof> 0 om reaktionen är endoterm, vilket innebär att den absorberar värme från mediet eller negativt ΔHof <0 om reaktionen är exoterm med värmeutsläpp från systemet.

Exoterm reaktion

Reagenserna har mer energi än produkterna.

ΔH ° f <0

Endoterm reaktion

Reagenserna har lägre energi än produkterna.

ΔH ° f> 0

För att korrekt skriva en kemisk ekvation måste den vara molarbalanserad. För att följa "lagen om bevarande av materia" måste den också innehålla information om det fysiska tillståndet för reagens och produkter, vilket är känt som aggregeringsstatus.

Man måste också komma ihåg att rena substanser har en entalpi av bildning från noll till standardförhållanden och i deras mest stabila form.

I ett kemiskt system där det finns reaktanter och produkter, har vi att reaktionens entalpin är lika med bildandet av entalpy under normala förhållanden.

ΔH ° rxn = ΔH ° f

Med tanke på ovanstående måste vi:

ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

Med tanke på följande fiktiva reaktion

aA + bB cC

Där a, b, c är koefficienterna för den balanserade kemiska ekvationen.

Uttrycket för reaktionsenthalpien är:

ΔH ° rxn = c ΔH ° C (a ΔH ° F + b ΔH ° F)

Antag att: a = 2 mol, b = 1 mol och c = 2 mol.

ΔH ° f (A) = 300 KJ / mol, ΔH ° f (B) = -100 KJ / mol, ΔH ° f (C) = -30 KJ. Beräkna ΔH ° rxn

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

ΔH ° rxn = -560KJ.

Motsvarar därefter en exoterm reaktion.

Entalala värden för bildandet av några oorganiska och organiska kemiska föreningar vid 25 ° C och 1 atm tryck

Övningar för att beräkna entalpi

Övning 1

Hitta entalpin för reaktion av NO2 (g) enligt följande reaktion:

2NO (g) + 02 (g) 2NO2 (g)

Med hjälp av ekvationen för reaktionsenthalpien har vi:

ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

ΔH ° rxn = 2mol (AH ° FN02) - (2mol AH ° F NO + 1 mol AH ° FO2)

I tabellen i föregående avsnitt kan vi se att bildandet av entalpi för syre är 0 KJ / mol, eftersom syre är en ren förening.

ΔH ° rxn = 2 mol (33, 18 KJ / mol) - (2 mol 90, 25 KJ / mol + 1 mol O)

ΔH ° rxn = -114, 14 KJ

Ett annat sätt att beräkna entalpin av reaktion i ett kemiskt system är genom HESS LAW, som föreslagits av den schweiziska kemisten Germain Henri Hess år 1840.

Lagen säger: "Den energi som absorberas eller släpps ut i en kemisk process där reaktanterna blir produkter, är desamma om det utförs i ett skede eller flera".

Övning 2

Tillsatsen av väte till acetylen för att bilda etan kan utföras i ett steg:

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) AH ° f = - 311, 42 KJ / mol

Eller det kan också ske i två steg:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) AH ° f = 174, 47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136, 95 KJ / mol

Genom att lägga till båda ekvationerna algebraiskt har vi:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) AH ° f = 174, 47 KJ / mol

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136, 95 KJ / mol

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ACHxn = 311, 42 KJ / mol

Övning 3

(Hämtad från quimitube.com Övning 26. Termodynamik Hess lag)

Beräkna entalpin av oxidation av etanol för att ge ättiksyra och vatten som produkter, med vetande att vid förbränning av 10 gram etanol frigörs 300 KJ energi och i förbränning av 10 gram ättiksyra frigörs 140 KJ energi.

Som det kan ses i problemets uppfattning visas endast numeriska data, men kemiska reaktioner visas inte, så det är nödvändigt att skriva dem.

CH3CH2OH (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (1) AH1 = -1380 KJ / mol.

Värdet av den negativa enthalpien är skrivet eftersom problemet säger att det finns energiutsläpp. Du måste också tänka på att de är 10 gram etanol, så du måste beräkna energin för varje mol etanol. För detta är följande gjort:

Enanolens molära vikt (summan av atomvikterna), värde lika med 46 g / mol, söks.

AH1 = -300 KJ (46 g) etanol = - 1380 KJ / mol

10 g etanol 1 mol etanol

Detsamma görs för ättiksyra:

CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H2O (1) AH2 = -840 KJ / mol

A H2 = -140 KJ (60 g ättiksyra) = - 840 KJ / mol

10 g ättiksyra 1 mol ättiksyra.

I ovanstående reaktioner beskrivs förbränningen av etanol och ättiksyra, så det är nödvändigt att skriva problemformuläret som är oxidationen av etanol till ättiksyra med vattenproduktion.

Det här är den reaktion som problemet kräver. Det är redan balanserat.

CH3CH2OH (1) + 02 (g) CH3COOH (1) + H2O (1) AH3 =

Tillämpning av Hess lag

För att göra detta multiplicerar vi de termodynamiska ekvationerna med numerisk koefficient för att göra dem algebraiska och att organisera varje ekvation korrekt. Detta görs när ett eller flera reagens inte finns på motsvarande sida i ekvationen.

Den första ekvationen förblir densamma eftersom etanolen är på sidan av reaktanterna som indikeras av problemekvationen.

Den andra ekvationen är nödvändig för att multiplicera den med koefficienten -1 på ett sådant sätt att ättiksyra som är lika reaktiv kan bli produkten

CH3CH2OH (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H20 (1) AH1 = -1380 KJ / mol.

- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H2O (1) AH2 = - (-840 KJ / mol)

CH3CH3OH + 3O2-2O2-CH3COOH2CO2 + 3H20-0CO2

-2H2O

De läggs till algebraiskt och det här är resultatet: ekvationen begärd i problemet.

CH3CH3OH (1) + 02 (g) CH3COOH (1) + H2O (1)

Bestäm entalpin av reaktionen.

På samma sätt som varje reaktion multiplicerad med den numeriska koefficienten måste värdet av entalpierna också multipliceras

ΔH3 = 1xAH1-1xAH2 = 1x (-1380) -1x (-840)

ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol

ΔH3 = - 540 KJ / mol.

I föregående övning har etanol två reaktioner, förbränning och oxidation.