HVA ER ENTALPI? - KJEMI - 2026

Den entalpien er et mål på mengden av energi som inneholdes i et legeme (system) som har et volum, utsettes for trykk og er utskiftbare med omgivelsene. Den er representert med bokstaven H. Den fysiske enheten som er tilknyttet den er Joule (J = kgm2 / s2).

Matematisk kan det uttrykkes som følger:

H = U + PV

Hvor:

H = Enthalpy

U = Intern energi i systemet

P = Trykk

V = Volum

Hvis både U og P og V er tilstandsfunksjoner, vil H også være det. Dette er fordi det på et gitt øyeblikk kan gis noen innledende og endelige betingelser for variabelen som skal studeres i systemet.

Hva er entalpien av dannelse?

Det er den varme som absorberes eller frigjøres av et system når 1 mol av et produkt av et stoff produseres fra dets elementer i deres normale aggregeringstilstand; fast, flytende, gassformig, løsning eller i sin mest stabile allotropiske tilstand.

Den mest stabile allotropiske tilstanden til karbon er grafitt, i tillegg til å være under normale forhold med trykk 1 atmosfære og 25 ° C temperatur.

Det betegnes asH ° f. På denne måten:

ΔH ° f = H endelig - H initial

Δ: Gresk bokstav som symboliserer endringen eller variasjonen i energien til en endelig tilstand og en innledende bokstav. Abonnementet f betyr sammensetningsdannelse og superskriptet eller standardbetingelsene.

Eksempel

Med tanke på dannelsesreaksjonen av flytende vann

H2 (g) + ½ O2 (g) H20 (l) ΔH ° f = -285,84 kJ / mol

Reagenser : Hydrogen og oksygen er dens naturlige tilstand.

Produkt : 1 mol flytende vann.

Det skal bemerkes at entalpiene til dannelse i henhold til definisjonen er for 1 mol produsert forbindelse, så reaksjonen må om mulig justeres med fraksjonskoeffisienter, som vist i det foregående eksempel.

Eksotermiske og endotermiske reaksjoner

I en kjemisk prosess kan entalpien av dannelse være positiv ΔHof> 0 hvis reaksjonen er endotermisk, det vil si at den absorberer varme fra mediet eller negativ ΔHof <0 hvis reaksjonen er eksoterm med varmeutslipp fra systemet.

Eksoterm reaksjon

Reaktanter har høyere energi enn produkter.

ΔH ° f <0

Endotermisk reaksjon

Reaktantene har lavere energi enn produktene.

ΔH ° f> 0

For å skrive en kjemisk ligning på riktig måte, må den være molbalansert. For at "Law of Conservation of Matter" skal overholdes, må den også inneholde informasjon om reaktanters og produkters fysiske tilstand, som er kjent som aggregeringstilstanden.

Det må også tas i betraktning at rene stoffer har en dannelses entalpi på null ved standardbetingelser og i sin mest stabile form.

I et kjemisk system der det er reaktanter og produkter, er reaksjonens entalpi lik formasjonens entalpi under standardbetingelser.

ΔH ° rxn = ΔH ° f

Når vi tar hensyn til ovenstående må vi:

ΔH ° rxn = ∑nprodukter H ∑reaktive produkter Reaktive

Gitt følgende fiktive reaksjoner

aA + bB cC

Hvor a, b, c er koeffisientene for den balanserte kjemiske ligningen.

Uttrykket for entalpien av reaksjonen er:

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

Forutsatt at: a = 2 mol, b = 1 mol, og c = 2 mol.

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

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

ΔH ° rxn = -560KJ.

Det tilsvarer en eksoterm reaksjon.

Enthalpy av dannelsesverdier av noen uorganiske og organiske kjemiske forbindelser ved 25 ° C og 1 atm av trykk

Øvelser for å beregne entalpi

Oppgave 1

Finn reaksjons entalpien av NO2 (g) i henhold til følgende reaksjon:

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

Ved å bruke ligningen for reaksjonens entalpi har vi:

ΔH ° rxn = ∑nprodukter H ∑reaktive produkter Reaktive

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

I tabellen i forrige seksjon kan vi se at entalpien til dannelse av oksygen er 0 KJ / mol, fordi oksygen er en ren forbindelse.

ΔH ° rxn = 2 mol (33,18 KJ / mol) - (2 mol 90,25 KJ / mol + 1 mol 0)

ΔH ° rxn = -114,14 KJ

En annen måte å beregne entalpien av reaksjonen i et kjemisk system er gjennom HESS LAW, foreslått av den sveitsiske kjemikeren Germain Henri Hess i 1840.

Loven sier: "Energien som absorberes eller slippes ut i en kjemisk prosess der reaktantene omdannes til produkter, er den samme enten den utføres i ett trinn eller i flere."

Oppgave 2

Tilsetningen av hydrogen til acetylen for å danne etan kan oppnås i ett trinn:

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

Eller det kan også skje i to faser:

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

Legger vi begge ligningene algebraisk har vi:

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

Oppgave 3

(Hentet fra quimitube.com. Oppgave 26. Hess's Law Thermodynamics)

Som det fremgår av utsagnet om problemet, vises bare noen numeriske data, men de kjemiske reaksjonene vises ikke, derfor er det nødvendig å skrive dem.

CH3CH20H (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H20 (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.

Verdien av den negative entalpien er skrevet fordi problemet sier at det er frigjøring av energi. Vi må også vurdere at de er 10 gram etanol, derfor må vi beregne energien for hver mol etanol. For dette gjøres følgende:

Molvekten av etanol søkes (summen av atomvektene), en verdi lik 46 g / mol.

ΔH1 = -300 KJ (46 g) etanol = - 1380 KJ / mol

10 g etanol 1 mol etanol

Det samme gjør du for eddiksyre:

CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H20 (l) ΔH2 = -840 KJ / mol

ΔH2 = -140 KJ (60 g eddiksyre) = - 840 KJ / mol

10 g eddiksyre 1 mol eddiksyre.

I de foregående reaksjoner er forbrenningen av etanol og eddiksyre beskrevet, så det er nødvendig å skrive problemformelen som er oksidasjon av etanol til eddiksyre ved produksjon av vann.

Dette er reaksjonen problemet ber om. Det er allerede balansert.

CH3CH2OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H20 (l) ΔH3 =?

Hess advokatsøknad

For dette multipliserer vi de termodynamiske ligningene med numeriske koeffisienter for å gjøre dem algebraiske og for å kunne organisere hver ligning på riktig måte. Dette gjøres når en eller flere reaktanter ikke er på den tilsvarende siden av ligningen.

Den første ligningen forblir den samme fordi etanol er på reaktantsiden som indikert av problemligningen.

Den andre ligningen må multipliseres med koeffisienten -1 på en slik måte at eddiksyre som er som reaktant kan bli produktet

CH3CH20H (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H20 (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.

- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H20 (l) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)

CH3CH3OH + 3O2 -2O2 - CH3COOH 2CO2 + 3H2O -2CO2

-2H2O

De legger til algebraisk, og dette er resultatet: likningen som etterspørres i problemet.

CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H20 (l)

Bestem entalpien til reaksjonen.

På samme måte som hver reaksjon ble multiplisert med den numeriske koeffisienten, må også verdien av entalpiene multipliseres

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

ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol

ΔH3 = - 540 KJ / mol.

I forrige øvelse har etanol to reaksjoner, forbrenning og oksidasjon.

I hver forbrenningsreaksjon er det dannelse av CO2 og H2O, mens det ved oksydasjon av en primær alkohol som etanol dannes eddiksyre

referanser

1. Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Generell kjemi. Lærestoff. Lima: Pontifical Catholic University of Peru.
2. Kjemi. Libretexts. Termo. Hentet fra hem.libretexts.org.
3. Levine, I. Fysisk kjemi. vol.2.