HVA ER ENTALPIEN AV DANNELSE? (MED ØVELSER) - FYSISK - 2026

Den formasjonen entalpi er entalpiendringen led i dannelsen av et mol av en forbindelse eller et stoff som under standardbetingelser. Ved standard trykkforståelse forstås når formasjonsreaksjonen utføres ved atmosfæretrykk i en atmosfære og ved romtemperatur på 25 grader Celsius eller 298,15 Kelvin.

Den normale tilstanden til reaktive elementer i en formasjonsreaksjon refererer til den vanligste tilstanden av aggregering (fast, væske eller gass) av disse stoffene under standardbetingelser for trykk og temperatur.

Ved reaksjonen av dannelse av en forbindelse blir det byttet varme med omgivelsene. Kilde: pixabay

Normal tilstand refererer også til den mest stabile allotropiske formen av disse reaktive elementene under standard reaksjonsbetingelser.

Entalpien H er en termodynamisk funksjon som er definert som den indre energien U pluss produktet av trykket P og volumet V av stoffene som tar del i den kjemiske reaksjonen ved dannelse av et stoffmol:

H = U + P ∙ V

Enthalpy har dimensjoner av energi og i det internasjonale målesystemet måles det i Joules.

Standard entalpi

Symbolet for entalpi er H, men i det spesifikke tilfellet av entalpi av formasjon betegnes det med ΔH0f for å indikere at det refererer til endringen som denne termodynamiske funksjonen opplever i reaksjonen av dannelse av en mol av en bestemt forbindelse under standardbetingelser.

I notasjonen indikerer superskriptet 0 standardbetingelsene, og underskriftet f indikerer dannelse av en mol substans som starter fra reaktantene i aggregeringstilstand og den mest stabile allotropiske formen av reaktantene under standardbetingelsene.

Formasjonsvarmen

Den første loven slår fast at varmen som utveksles i en termodynamisk prosess er lik variasjonen av den indre energien til stoffene som er involvert i prosessen pluss arbeidet som disse stoffene har utført i prosessen:

Q = ΔU + W

I det foreliggende tilfelle utføres reaksjonen ved konstant trykk, spesifikt ved trykket i en atmosfære, slik at arbeidet vil være produktet av trykket og volumendringen.

Da er dannelsesvarmen til en viss forbindelse som vi vil betegne med Q0f relatert til endringen i indre energi og volum på følgende måte:

Q0f = ΔU + P ΔV

Men husker vi definisjonen av standard entalpi har vi at:

Q0f = ΔH0f

Forskjell mellom entalpi og formasjonsvarme

Dette uttrykket betyr ikke at formasjonsvarmen og formasjonens entalpi er den samme. Den riktige tolkningen er at varmen som ble utvekslet under dannelsesreaksjonen forårsaket en endring i entropien til stoffet dannet i forhold til reaktantene under standardbetingelser.

På den annen side, siden entalpi er en omfattende termodynamisk funksjon, refererer formasjonsvarmen alltid til en mol av den dannede forbindelse.

Hvis dannelsesreaksjonen er eksoterm, er dannelseens entalpi negativ.

Tvert imot, hvis formasjonsreaksjonen er endotermisk, er dannelses entalpien positiv.

Termokjemiske ligninger

I en termokjemisk formasjonsligning må ikke bare reaktantene og produktene angis. For det første er det nødvendig at den kjemiske ligningen balanseres på en slik måte at mengden av den dannede forbindelsen alltid er 1 mol.

På den annen side må tilstanden for aggregering av reaktanter og produkter angis i den kjemiske ligningen. Om nødvendig må den allotropiske formen av denne også indikeres, siden formasjonsvarmen er avhengig av alle disse faktorene.

I en termokjemisk formasjonslikning, må formasjonens entalpi også indikeres.

La oss se på noen eksempler på godt stillede termokjemiske ligninger:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H20 (g); ΔH0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol

Viktige hensyn

- Alle er balanserte basert på dannelse av 1 mol produkt.

- Tilstanden for aggregering av reagensene og produktet er angitt.

- Entalpien av dannelse er indikert.

Legg merke til at entalpien til dannelse avhenger av tilstanden for aggregering av produktet. Av de tre reaksjonene er den mest stabile under standardbetingelser den andre.

Siden det som betyr noe i en kjemisk reaksjon og spesielt i en formasjonsreaksjon er entropiendringen og ikke selve entropien, er det enighet om at de rene elementene i deres molekylære form og tilstand av naturlig aggregering under standardbetingelser har formasjonsantropi. null.

Her er noen eksempler:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (r); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (grafitt); ΔH0f = 0 kJ / mol

Løste øvelser

-Øvelse 1

Når du vet at for dannelsen av eten (C2H4) er det nødvendig å bidra med 52 kJ varme for hver mol, og at reaktantene er hydrogen og grafitt, skriver du den termokjemiske ligningen for dannelse av eten.

Løsning

Først hever vi den kjemiske ligningen og balanserer den basert på en mol etene.

Så tar vi i betraktning at det kreves å gi varme for at formasjonsreaksjonen skal finne sted, noe som indikerer at det er en endotermisk reaksjon og derfor er formasjonsantropien positiv.

2 C (fast grafitt) + 2 H2 (gass) → C2H4 (gass); ΔH0f = +52 kJ / mol

-Øvelse 2

Under standardbetingelser blandes hydrogen og oksygen i en 5-liters beholder. Oksygen og hydrogen reagerer fullstendig uten at noen av reaktantene danner hydrogenperoksyd. 38,35 kJ varme ble frigjort til omgivelsene i reaksjonen.

Oppgi den kjemiske og termokjemiske ligningen. Beregn entropien til dannelse av hydrogenperoksyd.

Løsning

Hydrogenperoksyddannelsesreaksjonen er:

H2 (gass) + O2 (gass) → H2O2 (væske)

Merk at ligningen allerede er balansert basert på en mol produkt. Det vil si at det tar en mol hydrogen og en mol oksygen for å produsere en mol hydrogenperoksyd.

Men problemstillingen forteller oss at hydrogen og oksygen blandes i en 5-liters beholder under standardforhold, så vi vet at hver av gassene opptar 5 liter.

Bruke standardbetingelser for å oppnå den termokjemiske ligningen

På den annen side, ved standardbetingelser, trykk på 1 atm = 1 013 x 10⁵ Pa og temperatur på 25 ° C = 298,15 K.

Under standardbetingelser vil en mol ideell gass oppta 24,47 L, som kan verifiseres fra følgende beregning:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.

Siden 5 L er tilgjengelig, blir antall mol av hver av gassene gitt av:

5 liter / 24,47 liter / mol = 0,204 mol av hver av gassene.

I henhold til den balanserte kjemiske ligningen vil det dannes 0,204 mol hydrogenperoksyd, som frigjør 38,35 kJ varme til miljøet. Det vil si at 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol er nødvendig for å danne en mol peroksyd.

Siden varme slippes ut i omgivelsene under reaksjonen, er entalpien til dannelsen negativ. Til slutt resulterer i følgende termokjemiske ligning:

H2 (gass) + O2 (gass) → H2O2 (væske); ΔH0f = -188 kJ / mol

referanser

1. Kastanjer E. Entalpi ved kjemiske reaksjoner. Gjenopprettet fra: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termo. Enthalpy av reaksjonen. Gjenopprettet fra: recursostic.educacion.es
3. Termo. Definisjon av standard reaksjonsentalpi. Gjenopprettet fra: quimitube.com
4. Termo. Definisjon av entalpi av dannelse og eksempler. Gjenopprettet fra: quimitube.com
5. Wikipedia. Standard entalpi av reaksjonen. Gjenopprettet fra: wikipedia.com
6. Wikipedia. Dannelse entalpi. Gjenopprettet fra: wikipedia.com