VAD ÄR ENTALPI? - KEMI - 2026

Den entalpi är ett mått på den mängd energi som finns i en kropp (system) med en volym, utsätts för tryck och är utbytbar med sin omgivning. Det representeras av bokstaven H. Den fysiska enheten som är associerad med den är Joule (J = kgm2 / s2).

Matematiskt kan det uttryckas på följande sätt:

H = U + PV

Var:

H = Enthalpy

U = Systemets interna energi

P = tryck

V = Volym

Om både U och P och V är tillståndsfunktioner kommer H också att vara. Detta beror på att vid ett givet ögonblick kan vissa initiala och slutliga villkor ges för den variabel som ska studeras i systemet.

Vad är entalpin av bildning?

Det är den värme som absorberas eller frigörs av ett system när 1 mol av en produkt av ett ämne produceras från dess element i deras normala aggregeringstillstånd; fast, flytande, gasformig, lösning eller i dess mest stabila allotropiska tillstånd.

Det mest stabila allotropiska tillståndet av kol är grafit, förutom att det är vid normala förhållanden med tryck 1 atmosfär och 25 ° C temperatur.

Det betecknas ΔH ° f. På det här sättet:

ΔH ° f = H slutlig - H initial

Δ: Grekisk bokstav som symboliserar förändring eller variation i energin i ett slutligt tillstånd och ett initialt. Abonnemanget f betecknar sammansatt bildning och superskriptet eller standardbetingelserna.

Exempel

Med tanke på bildningsreaktionen för flytande vatten

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

Reagens : Väte och syre är dess naturliga tillstånd gasformigt.

Produkt : 1 mol flytande vatten.

Det bör noteras att bildningens entalpier enligt definitionen är för 1 mol producerad förening, så reaktionen måste justeras om möjligt med fraktionella koefficienter, såsom ses i föregående exempel.

Exotermiska och endotermiska reaktioner

I en kemisk process kan bildningens entalpi vara positiv ΔHof> 0 om reaktionen är endoterm, det vill säga den absorberar värme från mediet eller negativt ΔHof <0 om reaktionen är exoterm med värmeemission från systemet.

Exoterm reaktion

Reaktanter har högre energi än produkter.

ΔH ° f <0

Endotermisk reaktion

Reaktanterna har lägre energi än produkterna.

ΔH ° f> 0

För korrekt skrivning av en kemisk ekvation måste den vara molär balanserad. För att "lagen om konservering av material" ska följas måste den också innehålla information om reaktanternas och produkternas fysiska tillstånd, som kallas aggregeringstillståndet.

Det måste också beaktas att rena ämnen har en bildande entalpi av noll vid standardbetingelser och i sin mest stabila form.

I ett kemiskt system där det finns reaktanter och produkter är reaktionens entalpi lika med bildningens entalpi under standardbetingelser.

ΔH ° rxn = ΔH ° f

Med hänsyn till ovanstående måste vi:

ΔH ° rxn = ∑nprodukter H ∑reaktiva produkter Hreaktiva

Med tanke på följande fiktiva reaktion

aA + bB cC

Där a, b, c är koefficienterna för den balanserade kemiska ekvationen.

Uttrycket för entalpin av reaktion är:

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

Antagande att: a = 2 mol, b = 1 mol, och c = 2 mol.

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

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

ΔH ° rxn = -560KJ.

Det motsvarar sedan en exoterm reaktion.

Enthalpi av bildningsvärden för vissa oorganiska och organiska kemiska föreningar vid 25 ° C och 1 atm av tryck

Övningar för att beräkna entalpi

Övning 1

Hitta reaktionens entalpi av NO2 (g) enligt följande reaktion:

2NO (g) + 02 (g) 2NO2 (g)

Med ekvationen för reaktionens entalpi har vi:

ΔH ° rxn = ∑nprodukter H ∑reaktiva produkter Hreaktiva

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

I tabellen i föregående avsnitt kan vi se att entalpin för bildning av syre är 0 KJ / mol, eftersom syre är en ren förening.

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

ΔH ° rxn = -114,14 KJ

Ett annat sätt att beräkna entalpin av reaktion i ett kemiskt system är genom HESS LAW, som föreslogs av den schweiziska kemisten Germain Henri Hess 1840.

Lagen säger: "Den energi som absorberas eller släpps ut i en kemisk process där reaktanterna omvandlas till produkter är densamma oavsett om den utförs i ett steg eller i flera".

Övning 2

Tillsatsen av väte till acetylen för att bilda etan kan åstadkommas i ett steg:

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

Eller så kan det också hända i två steg:

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

Att lägga till båda ekvationerna algebraiskt 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

Övning 3

(Hämtad från quimitube.com. Övning 26. Hess's Law Thermodynamics)

Som framgår av uttalandet om problemet visas bara en del numeriska data, men de kemiska reaktionerna visas inte, därför är det nödvändigt att skriva dem.

CH3CH20H (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H20 (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.

Värdet på den negativa entalpin skrivs eftersom problemet säger att det finns frisläppande av energi. Vi måste också tänka på att de är 10 gram etanol, därför måste vi beräkna energin för varje mol etanol. För detta görs följande:

Den molära vikten av etanol söks (summan av atomvikterna), ett värde lika med 46 g / mol.

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

10 g etanol 1 mol etanol

Detsamma görs för ättiksyra:

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

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

10 g ättiksyra 1 mol ättiksyra.

I de tidigare reaktionerna beskrivs förbränningen av etanol och ättiksyra, så det är nödvändigt att skriva problemformeln som är oxidation av etanol till ättiksyra med produktion av vatten.

Detta är den reaktion problemet frågar efter. Det är redan balanserat.

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

Hess lagansökan

För detta multiplicerar vi de termodynamiska ekvationerna med numeriska koefficienter för att göra dem algebraiska och för att kunna ordna varje ekvation korrekt. Detta görs när en eller flera reaktanter inte är på motsvarande sida av ekvationen.

Den första ekvationen förblir densamma eftersom etanol är på reaktantsidan, vilket indikeras av problemekvationen.

Den andra ekvationen måste multipliceras med koefficienten -1 på ett sådant sätt att ättiksyra som är som reaktant kan bli produkten

CH3CH20H (1) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H20 (1) 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 lägger till algebraiskt och detta är resultatet: ekvationen som begärs i problemet.

CH3CH3OH (1) + 02 (g) CH3COOH (1) + H20 (1)

Bestäm entalpin för reaktionen.

På samma sätt som varje reaktion multiplicerades med den numeriska koefficienten, måste entalpiernas värde också multipliceras

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

ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol

ΔH3 = - 540 KJ / mol.

I föregående övning har etanol två reaktioner, förbränning och oxidation.

I varje förbränningsreaktion bildas CO2 och H2O, medan det i oxidationen av en primär alkohol, såsom etanol, bildas ättiksyra.

referenser

1. Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Allmän kemi. Läromaterial. Lima: Pontifical Catholic University of Peru.
2. Kemi. Libretexts. Termo. Hämtad från hem.libretexts.org.
3. Levine, I. Fysikokemi. vol.2.