КАКВА Е ЕНТАЛПИЯТА НА ОБРАЗУВАНЕТО? (С УПРАЖНЕНИЯ) - ФИЗИЧЕСКИ - 2025

В енталпия формация е енталпия промяната претърпял във формирането на един мол от съединение или вещество, при стандартни условия. Под стандартно състояние под налягане се разбира, когато реакцията на образуване се провежда при атмосферно налягане на една атмосфера и при стайна температура 25 градуса по Целзий или 298,15 Келвина.

Нормалното състояние на реактивни елементи в реакционна формация се отнася до най-честото състояние на агрегация (твърдо, течно или газообразно) на тези вещества при стандартни условия на налягане и температура.

При реакцията на образуване на съединение топлината се обменя с околната среда. Източник: pixabay

Нормално състояние също се отнася до най-стабилната алотропна форма на тези реактивни елементи при стандартни реакционни условия.

Енталпията H е термодинамична функция, която се определя като вътрешната енергия U плюс произведението на налягането P и обема V на веществата, които участват в химическата реакция на образуване на мол от веществото:

H = U + P ∙ V

Енталпията има размери на енергията и в Международната система от измервания тя се измерва в джоули.

Стандартна енталпия

Символът за енталпията е Н, но в специфичния случай на енталпия на образуването се обозначава с ΔH0f, за да се посочи, че се отнася до промяната, която се наблюдава от тази термодинамична функция в реакцията на образуване на мол от определено съединение при стандартни условия.

В нотация, суперскриптът 0 обозначава стандартните условия, а индексът f показва образуването на един мол от веществото, започващ от реагентите в състояние на агрегация и най-стабилната алотропна форма на реагентите при стандартните условия.

Топлина на образуване

Първият закон установява, че топлообменът в термодинамичен процес е равен на изменението на вътрешната енергия на веществата, участващи в процеса, плюс работата, извършена от тези вещества в процеса:

Q = ΔU + W

В настоящия случай реакцията се провежда при постоянно налягане, по-специално при налягането на една атмосфера, така че работата ще бъде продукт на налягането и промяната в обема.

Тогава топлината на образуване на определено съединение, която ще обозначим с Q0f, е свързана с промяната на вътрешната енергия и обем по следния начин:

Q0f = ΔU + P ΔV

Но помняйки определението на стандартната енталпия, ние имаме това:

Q0f = ΔH0f

Разлика между енталпията и топлината на образуване

Този израз не означава, че топлината на образуването и енталпията на образуването са еднакви. Правилното тълкуване е, че топлообменът по време на реакцията на образуване причинява промяна в ентропията на образуваното вещество спрямо реагентите при стандартни условия.

От друга страна, тъй като енталпията е обширна термодинамична функция, топлината на образуване винаги се отнася до един мол от образуваното съединение.

Ако реакцията на образуване е екзотермична, тогава енталпията на образуването е отрицателна.

Напротив, ако реакцията на образуване е ендотермична, тогава енталпията на образуването е положителна.

Термохимични уравнения

В уравнение за термохимично образуване не само реагентите и продуктите трябва да бъдат посочени. На първо място е необходимо химичното уравнение да бъде балансирано по такъв начин, че количеството на образуваното съединение да е винаги 1 мол.

От друга страна, състоянието на агрегация на реагенти и продукти трябва да бъде посочено в химичното уравнение. Ако е необходимо, алотропната форма на същото също трябва да бъде посочена, тъй като топлината на образуване зависи от всички тези фактори.

В уравнение на термохимичното образуване трябва да се посочи и енталпията на образуването.

Нека разгледаме някои примери за добре поставени термохимични уравнения:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (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

Важни съображения

- Всички са балансирани въз основа на образуването на 1 мол продукт.

- Посочва се състоянието на агрегация на реагентите и продукта.

- Посочена е енталпията на образуването.

Обърнете внимание, че енталпията на образуването зависи от състоянието на агрегиране на продукта. От трите реакции най-стабилна при стандартни условия е втората.

Тъй като това, което има значение при химическата реакция и по-специално в реакцията на образуване, е промяната на ентропията, а не самата ентропия, е прието, че чистите елементи в тяхната молекулярна форма и състояние на естествено агрегиране при стандартни условия имат образувателна ентропия нула.

Ето няколко примера:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol

С (графит); ΔH0f = 0 kJ / mol

Решени упражнения

-Упражнение 1

Знаейки, че за образуването на етен (C2H4) е необходимо да се внесе 52 kJ топлина за всеки мол и че неговите реагенти са водород и графит, напишете термохимичното уравнение за образуването на етен.

Решение

Първо издигаме химичното уравнение и го балансираме въз основа на един мол етен.

Тогава ние вземаме предвид, че е необходимо да се осигури топлина, за да протече реакцията на образуването, което показва, че това е ендотермична реакция и следователно ентропията на образуването е положителна.

2 С (твърд графит) + 2 Н2 (газ) → С2Н4 (газ); ΔH0f = +52 kJ / mol

-Упражнение 2

При стандартни условия водородът и кислородът се смесват в 5-литров съд. Кислородът и водородът реагират напълно без нито един от реагентите за образуване на водороден пероксид. 38,35 kJ топлина се отделя в околната среда в реакцията.

Посочете химичното и термохимичното уравнение. Изчислете ентропията на образуването на водороден пероксид.

Решение

Реакцията на образуване на водороден пероксид е:

H2 (газ) + O2 (газ) → H2O2 (течен)

Обърнете внимание, че уравнението вече е балансирано на базата на един мол продукт. Тоест, за производството на един мол водороден пероксид са необходими един мол водород и един мол кислород.

Но заявлението на проблема ни казва, че водородът и кислородът се смесват в 5-литров контейнер при стандартни условия, така че знаем, че всеки от газовете заема 5 литра.

Използване на стандартни условия за получаване на термохимичното уравнение

От друга страна, при стандартни условия налягане от 1 атм = 1,013 х 10⁵ Ра и температура от 25 ° С = 298,15 К.

При стандартни условия 1 мол идеален газ ще заеме 24,47 L, както може да се потвърди от следното изчисление:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10 x Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.

Тъй като има 5 L, тогава броят на бенките на всеки от газовете се определя от:

5 литра / 24.47 литра / мол = 0.204 мола от всеки от газовете.

Според балансираното химично уравнение ще се образуват 0,204 мола водороден пероксид, отделяйки 38,35 kJ топлина към околната среда. Тоест, 38,35 kJ / 0,204 мола = 188 kJ / мол са необходими за образуване на един мол пероксид.

Също така, тъй като по време на реакцията топлината се отделя в околната среда, тогава енталпията на образуването е отрицателна. Накрая се получава следното термохимично уравнение:

Н2 (газ) + О2 (газ) → Н2О2 (течност); ΔH0f = -188 kJ / mol

Препратки

1. Кестени Е. Енталпия при химически реакции. Възстановена от: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Термохимия. Енталпия на реакцията. Възстановени от: recursostic.educacion.es
3. Термохимия. Определение на стандартна реакционна енталпия. Възстановено от: quimitube.com
4. Термохимия. Определяне на енталпия на формацията и примери. Възстановено от: quimitube.com
5. Wikipedia. Стандартна енталпия на реакцията. Възстановено от: wikipedia.com
6. Wikipedia. Енталпия на образуване. Възстановено от: wikipedia.com