Kongsi:
Apakah entalpi?
The entalpi ia adalah ukuran jumlah tenaga yang terkandung dalam badan (sistem) yang mempunyai isipadu, berada di bawah tekanan dan boleh ditukar dengan persekitarannya. Ia diwakili oleh surat H. Unit fizikal yang berkaitan dengannya ialah Julai (J = kgm2 / s2).
Matematik ia boleh dinyatakan seperti berikut:
H = U + PV
Di mana:
H = Enthalpy
U = Tenaga dalaman sistem
P = Tekanan
V = Volum
Jika kedua-dua U dan P dan V adalah fungsi keadaan, H juga akan berlaku. Ini kerana pada momen tertentu, syarat akhir dan permulaan pemboleh ubah yang akan dikaji dalam sistem boleh diberikan.
Indeks
- 1 Apakah latihan entalpi??
- 1.1 Contoh
- 1.2 Reaksi eksotermik dan endothermik
- 2 Latihan untuk mengira entalpi
- 2.1 Latihan 1
- 2.2 Latihan 2
- 2.3 Latihan 3
- 3 Rujukan
Apakah entalpi latihan?
Ia adalah haba yang diserap atau dilepaskan oleh suatu sistem apabila, 1 mol produk daripada suatu bahan, dihasilkan dari unsur-unsurnya dalam keadaan agregasi normal mereka; pepejal, cecair, gas, pembubaran atau dalam keadaan allotropik yang lebih stabil.
Keadaan karbon allotropik yang paling stabil adalah grafit, sebagai tambahan kepada keadaan tekanan biasa 1 atmosfera dan suhu 25 ° C.
Ia dilambangkan sebagai ΔH ° f. Dengan cara ini:
ΔH ° f = akhir H - Awal H
Δ: Huruf Yunani yang melambangkan perubahan atau perubahan dalam tenaga akhir dan keadaan permulaan. Subskrip f, bermaksud pembentukan sebatian dan keadaan superskrip atau standard.
Contoh
Memandangkan reaksi pembentukan air cecair
H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) ΔH ° f = -285.84 kJ / mol
Reagen: Hidrogen dan Oksigen, keadaan semulajadi adalah gas.
Produk: 1 mol air cair.
Perlu diingatkan bahawa enthalpies pembentukan mengikut takrif adalah untuk 1 molekul sebatian yang dihasilkan, jadi reaksi mesti diselaraskan jika mungkin dengan pekali pecahan, seperti yang dilihat dalam contoh terdahulu.
Reaksi eksotermik dan endotermik
Dalam proses kimia, entalpi pembentukan boleh positif ΔHof> 0 jika reaksi adalah endotermik, yang bermaksud bahawa ia menyerap haba dari medium atau negatif ΔHof<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.
Reaksi eksotermik
Reagen mempunyai lebih banyak tenaga daripada produk.
ΔH ° f <0
Reaksi endoterik
Reagen mempunyai tenaga yang lebih rendah daripada produk.
ΔH ° f> 0
Untuk betul menulis persamaan kimia perlu menjadi molarmente seimbang. Untuk mematuhi "Undang-undang pemuliharaan bahan", ia juga mesti mengandungi maklumat mengenai keadaan fizikal reagen dan produk, yang dikenali sebagai keadaan pengagregatan.
Ia juga perlu diingat bahawa bahan-bahan tulen mempunyai entalpi pembentukan dari sifar hingga keadaan standard dan dalam bentuk yang paling stabil.
Dalam sistem kimia yang terdapat reaktan dan produk, kita dapati bahawa entalpi reaksi adalah sama dengan entalpi pembentukan di bawah keadaan piawai.
ΔH ° rxn = ΔH ° f
Dengan mengambil kira perkara di atas, kita perlu:
ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos
Memandangkan tindak balas fiksyen berikut
aA + bB cC
Di mana a, b, c ialah koefisien persamaan kimia seimbang.
Ungkapan bagi entalpi tindak balas adalah:
ΔH ° rxn = c ΔH ° f C (a ΔH ° f A + b ΔH ° f B)
Dengan mengandaikan bahawa: a = 2 mol, b = 1 mol dan c = 2 mol.
ΔH ° f (A) = 300 KJ / mol, ΔH ° f (B) = -100 KJ / mol, ΔH ° f (C) = -30 KJ. Kira .DELTA.H ° rxn
.DELTA.H ° rxn = 2mol (-30KJ / mol) - (2mol (300KJ / mol + 1mol (-100KJ / mol) = -60KJ - (600KJ - 100 kJ) = -560KJ
ΔH ° rxn = -560KJ.
Sesuai dengan reaksi eksotermik.
Nilai enthalpy untuk pembentukan beberapa sebatian kimia organik dan tidak organik pada tekanan 25 ° C dan 1 atm
Latihan untuk mengira entalpi
Latihan 1
Cari enthalpy reaksi NO2 (g) mengikut reaksi berikut:
2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)
Menggunakan persamaan untuk entalpi reaksi, kita mempunyai:
ΔH ° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos
ΔH ° rxn = 2mol (ΔH ° f NO2) - (2mol ΔH ° f NO + 1mol ΔH ° f O2)
Di dalam jadual di bahagian sebelumnya kita dapat melihat bahawa entalpi pembentukan oksigen adalah 0 KJ / mol, kerana oksigen adalah sebatian murni.
ΔH ° rxn = 2mol (33.18KJ / mol) - (2mol 90.25 KJ / mol + 1mol 0)
ΔH ° rxn = -114.14 KJ
Satu lagi cara untuk mengira entalpi tindak balas dalam sistem kimia adalah dengan HESS ACT dicadangkan oleh ahli kimia Swiss Germain Henri Hess pada tahun 1840.
Undang-undang mengatakan: "Tenaga yang diserap atau dipancarkan dalam proses kimia di mana bahan tindak balas ditukar kepada produk, adalah serupa sama ada ini dilakukan dalam satu langkah atau dalam beberapa".
Latihan 2
Penambahan hidrogen kepada asetilena untuk membentuk etana boleh dilakukan dalam satu langkah:
C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 311.42 KJ / mol
Atau ia juga boleh berlaku dalam dua peringkat:
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
Dengan menambah kedua-dua persamaan algebra, kita mempunyai:
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
Latihan 3
(Diambil dari quimitube.com Latihan 26. Thermodynamics Hess's Law)
Mengira entalpi pengoksidaan etanol untuk memberi produk asid asetik dan air, mengetahui bahawa dalam pembakaran 10 gram etanol dikeluarkan 300 KJ tenaga dan pembakaran 10 gram asid asetik dikeluarkan KJ tenaga 140.
Seperti yang anda lihat dalam pernyataan masalah, hanya data berangka muncul, tetapi tindak balas kimia tidak muncul, jadi perlu menulis.
CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3 H2O (l) ΔH1 = -1380 kJ / mol.
Nilai entalpi negatif ditulis kerana masalahnya mengatakan bahawa terdapat pembebasan tenaga. Anda juga perlu mempertimbangkan bahawa mereka adalah 10 gram etanol, jadi anda perlu mengira tenaga untuk setiap tahi lalat etanol. Untuk ini, perkara berikut telah dilakukan:
Berat molar etanol (jumlah berat atom), nilai sama dengan 46 g / mol, dicari.
ΔH1 = -300 KJ (46 g) etanol = - 1380 KJ / mol
10 g etanol 1mol etanol
Perkara yang sama dilakukan untuk asid asetik:
CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH2 = -840 KJ / mol
ΔH2 = -140 KJ (60 g asid asetik) = - 840 KJ / mol
10 g asid asetik 1 mol asid asetik.
Dalam tindak balas di atas pembakaran yang etanol dan asid asetik diterangkan, jadi ia adalah perlu untuk menulis masalah formula adalah pengoksidaan etanol kepada asid asetik dengan pengeluaran air.
Inilah reaksi yang ditimbulkan masalah itu. Ia sudah seimbang.
CH3CH2OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l) ΔH3 = ?
Permohonan Undang-undang Hess
Untuk melakukan ini, kita membiak persamaan termodinamik dengan pekali berangka untuk menjadikannya algebra dan dengan betul menyusun setiap persamaan. Ini dilakukan apabila satu atau beberapa reagen tidak bersamaan dengan persamaan.
Persamaan pertama tetap sama kerana etanol berada di sisi reaktan seperti ditunjukkan oleh persamaan masalah.
Persamaan kedua adalah perlu untuk didarabkan dengan pekali -1 sedemikian rupa sehingga asid asetik yang reaktif boleh menjadi produk
CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (l) ΔH1 = -1380 kJ / mol.
- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H2O (l) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)
CH3CH3OH + 3O2 -2O2 - CH3COOH 2CO2 + 3H2O -2CO2
-2H2O
Mereka ditambah algebra dan ini adalah hasilnya: persamaan yang diminta dalam masalah ini.
CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l)
Tentukan entalpi tindak balas.
Dengan cara yang sama bahawa setiap tindak balas didarabkan dengan pekali berangka, nilai enthalpi juga mesti didarabkan
ΔH3 = 1x ΔH1 -1xΔH2 = 1x (-1380) -1x (-840)
ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol
ΔH3 = - 540 KJ / mol.
Dalam latihan sebelumnya, etanol membentangkan dua reaksi, pembakaran dan pengoksidaan.
Dalam setiap tindak balas pembakaran terdapat pembentukan CO2 dan H2O, manakala dalam pengoksidaan alkohol utama seperti etanol terdapat pembentukan asid asetik
Rujukan
- Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Kimia Am Bahan pengajaran Lima: Pontificia Universidad Católica del Perú.
- Kimia Libretexts. Thermochemistry Diambil dari hem.libretexts.org.
- Levine, I. Fizikokimia. vol.2.