Apakah reaksi haba?

The haba reaksi atau entalpi reaksi (ΔH) ialah perubahan dalam entalpi tindak balas kimia yang berlaku pada tekanan malar (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Oleh kerana entalpi berasal dari tekanan, kelantangan, dan tenaga dalaman, yang semua fungsi keadaan, enthalpy juga merupakan fungsi keadaan (Rachel Martin, 2014).

.DELTA.H, atau entalpi perubahan muncul sebagai unit ukuran untuk mengira perubahan tenaga sistem apabila ia menjadi terlalu sukar untuk mencari .DELTA.u, atau menukar tenaga dalaman sistem serentak mengukur jumlah haba dan kerja ditukar.

Memandangkan tekanan malar, perubahan entalpi bersamaan dengan haba dan boleh diukur sebagai ΔH = q.

Notasi ΔHº atau ΔHº_r kemudian timbul untuk menjelaskan suhu dan tekanan yang tepat dari haba tindak balas ΔH.

Entalpi tindak balas piawai dilambangkan oleh ΔH º atau ΔH º º dan boleh menganggap kedua-dua nilai positif dan negatif. Unit untuk ΔHº ialah kilojoule per mol, atau kj / mol.

Konsep terdahulu untuk memahami haba tindakbalas: perbezaan antara ΔH dan ΔHº_r.

Δ = mewakili perubahan dalam entalpi (entalpi produk dikurangkan entalpi daripada reaktan).

Nilai positif menunjukkan bahawa produk mempunyai entalpi yang lebih tinggi, atau bahawa ia adalah tindak balas endotermik (haba diperlukan).

Nilai negatif menunjukkan bahawa reaktan mempunyai entalpi yang lebih tinggi, atau bahawa ia adalah tindak balas eksotermik (haba dihasilkan).

º = bermakna reaksi itu adalah perubahan entalpi standard, dan berlaku pada tekanan / suhu pra-set.

r = menandakan bahawa perubahan ini adalah entalpi reaksi.

Status Standard: negeri standard cecair pepejal atau tulen pada tekanan 1 bar atau apa yang 1 atmosfera yang sama (105 Pa) bahan dan suhu 25 ° C, atau apakah sama 298 K.

ΔHº_r adalah haba piawai reaksi atau entalpi piawai reaksi, dan kerana ΔH juga mengukur entalpi reaksi. Walau bagaimanapun, ΔHxrxn berlaku di bawah keadaan "piawai", yang bermaksud reaksi berlaku pada 25ºC dan 1 atm.

Manfaat pengukuran ΔH di bawah keadaan standard terletak pada keupayaan untuk mengaitkan nilai ΔH º dengan yang lain, kerana ia berlaku dalam keadaan yang sama (Clark, 2013).

Latihan haba

Haba standard pembentukan, ΔH_fº, kimia adalah jumlah haba yang diserap atau dibebaskan daripada pembentukan 1 mol kimia pada 25 darjah Celcius dan 1 bar unsur-unsurnya dalam keadaan piawai.

Unsur dalam keadaan piawai jika ia berada dalam bentuk yang paling stabil dan keadaan fizikalnya (pepejal, cecair atau gas) pada 25 darjah Celcius dan 1 bar (Jonathan Nguyen, 2017).

Contohnya, haba standard pembentukan untuk karbon dioksida menyiratkan oksigen dan karbon sebagai reaktan.

Oksigen lebih stabil sebagai molekul gas ATAU₂, manakala karbon lebih stabil sebagai grafit padat. (Grafit lebih stabil daripada berlian di bawah keadaan standard.)

Untuk menyatakan definisi dengan cara yang lain, haba standard pembentukan adalah jenis khas tindakbalas haba piawai.

Reaksi adalah pembentukan 1 mol kimia unsur-unsurnya dalam keadaan standardnya di bawah keadaan standard.

Haba standard pembentukan ini juga dikenali sebagai entalpi piawai pembentukan (walaupun ia benar-benar adalah perubahan dalam entalpi).

Secara takrif, pembentukan unsur itu sendiri tidak akan menghasilkan apa-apa perubahan dalam entalpi, jadi haba tindakbalas standard untuk semua elemen adalah sifar (Cai, 2014).

Pengiraan entalpi reaksi

1- Pengiraan eksperimen

Entalpi boleh diukur secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter. Calorimeter adalah instrumen di mana sampel bertindak balas melalui kabel elektrik yang menyediakan tenaga pengaktifan. Sampel di dalam bekas yang dikelilingi oleh air yang sentiasa berjabat.

Dengan mengukur perubahan suhu yang dihasilkan oleh reaksi sampel dan mengetahui haba tentu air dan jisim, haba yang dilepaskan atau diserap oleh persamaan tindak balas q = x m x Cesp dikira .DELTA.T.

Dalam persamaan ini q adalah haba, Cesp adalah haba khusus dalam kes ini air yang sama dengan 1 kalori per gram, m ialah jisim air dan ΔT adalah perubahan suhu.

Calorimeter adalah sistem terpencil yang mempunyai tekanan malar, jadi ΔH_r= q

2- Pengiraan teori

Perubahan entalpi tidak bergantung kepada laluan tertentu tindak balas, tetapi hanya pada tahap tenaga keseluruhan produk dan reagen. Enthalpy adalah fungsi negara, dan oleh itu, aditif.

Untuk mengira entalpi standard tindak balas, kita boleh menambah entalpi standard pembentukan bahan tindak balas dan menolak jumlah entalpi standard pembentukan produk (terbatas, S.F.). Berkata secara matematik, ini memberi kami:

ΔH_r° = Σ ΔH_fº (produk) - Σ ΔH_fº (reaktan).

Entalpi reaksi biasanya dikira dari enthalpies pembentukan reagen di bawah keadaan normal (tekanan 1 bar dan suhu 25 darjah Celcius).

Untuk menerangkan prinsip termodinamik ini, kita akan mengira entalpi reaksi untuk pembakaran metana (CH₄) mengikut formula:

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

Untuk mengira entalpi tindakbalas piawai, kita perlu mencari enthalpi piawai pembentukan bagi setiap reaktan dan produk yang terlibat dalam reaksi.

Ini biasanya terdapat dalam lampiran atau dalam beberapa jadual dalam talian. Untuk reaksi ini, data yang kami perlukan adalah:

H_fCH₄ (g) = -75 kjoul / mol.

H_fº O₂ (g) = 0 kjoul / mol.

H_fCO₂ (g) = -394 kjoul / mol.

H_fº H₂O (g) = -284 kjoul / mol.

Perhatikan bahawa kerana ia berada dalam keadaan piawainya, entalpi piawai untuk pembentukan gas oksigen adalah 0 kJ / mol.

Seterusnya, kita merumuskan enthalpies standard latihan kami. Ambil perhatian bahawa kerana unit berada di kJ / mol, kita perlu membuat pendaraban oleh pekali stoikiometrik dalam persamaan tindak balas seimbang (Leaf Group Ltd, S.F.).

Σ ΔH_fº (produk) = ΔH_fCO₂ +2 ΔH_fº H₂O

Σ ΔH_fº (produk) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol

Σ ΔH_fº (reaktan) = ΔH_fCH₄ + ΔH_fº O₂

Σ ΔH_fº (reaktan) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol

Sekarang, kita dapat mencari entalpi standard reaksi:

ΔH_r° = Σ ΔH_fº (produk) - Σ ΔH_fº (reaktan) = (- 962) - (- 75) =

ΔH_r° = - 887kJ / mol.

Rujukan

1. Anne Marie Helmenstine. (2014, 11 Jun). Definisi Reaksi Enthalpy. Diperolehi daripada thoughtco: thoughtco.com.
2. (S.F.). Enthalpy Reaksi Standard. Pulih daripada tak terbatas: boundless.com.
3. Cai, E. (2014, 11 Mac). haba standard pembentukan. Pulih daripada bahan kimia kimia: chemicalstatistician.wordpress.com.
4. Clark, J. (2013, Mei). Pelbagai definisi perubahan entalpi. Diperolehi daripada chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
5. Jonathan Nguyen, G. L. (2017, 9 Februari). Enthalpy Formation Standard. Diperolehi daripada chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
6. Leaf Group Ltd. (S.F.). Bagaimana Menghitung Enthalpies of Reaction. Pulih daripada sains: sciencing.com.
7. Rachel Martin, E. Y. (2014, 7 Mei). Haba Reaksi. Diperolehi daripada chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.