VAD ÄR ENTALPIN AV BILDNING? (MED ÖVNINGAR) - FYSISK - 2025

Den formation entalpi är entalpiförändringen lidit i bildningen av en mol av en förening eller substans under standardbetingelser. Med standardtryck förstås förhållanden när formationsreaktionen genomförs vid atmosfärstryck i en atmosfär och vid rumstemperatur 25 grader Celsius eller 298,15 Kelvin.

Det normala tillståndet för reaktiva element i en formationsreaktion avser det vanligaste aggregeringsläget (fast, flytande eller gasformigt) av dessa ämnen under standardbetingelser för tryck och temperatur.

Vid reaktionen vid bildning av en förening byts värme ut med miljön. Källa: pixabay

Normaltillstånd avser också den mest stabila allotropa formen av dessa reaktiva element under standardreaktionsbetingelser.

Entalpien H är en termodynamisk funktion som definieras som den inre energin U plus produkten av trycket P och volymen V av ämnena som deltar i den kemiska reaktionen vid bildning av ett ämne mullvad:

H = U + P ∙ V

Enthalpy har dimensioner av energi och i det internationella mätsystemet mäts det i Joules.

Standard entalpi

Symbolen för entalpi är H, men i det specifika fallet med entalpi av bildningen betecknas ΔH0f för att indikera att det hänvisar till den förändring som upplevs av denna termodynamiska funktion vid reaktionen av bildning av en mol av en viss förening under standardförhållanden.

I notationen indikerar superskriptet 0 standardbetingelserna, och subskriptet f indikerar bildningen av en mol substans från reaktanterna i tillståndet av aggregering och den mest stabila allotropa formen av reaktanterna under standardbetingelserna.

Formationsvärme

Den första lagen fastställer att värmen som byts ut i en termodynamisk process är lika med variationen i den inre energin hos ämnena som är involverade i processen plus det arbete som dessa ämnen gjort i processen:

Q = ΔU + W

I det aktuella fallet utförs reaktionen vid konstant tryck, speciellt vid trycket i en atmosfär, så att arbetet kommer att vara produkten från trycket och förändringen i volym.

Då bildar värmen av en viss förening som vi kommer att beteckna med Q0f relaterad till förändringen i intern energi och volym enligt följande:

Q0f = ΔU + P ΔV

Men ihåg definitionen av standard entalpi har vi att:

Q0f = ΔH0f

Skillnad mellan entalpi och bildningsvärme

Detta uttryck betyder inte att formationsvärmen och bildningens entalpi är desamma. Rätt tolkning är att värmen som utbyttes under bildningsreaktionen orsakade en förändring i entropin hos substansen som bildades relativt reaktanterna under standardförhållanden.

Å andra sidan, eftersom entalpi är en omfattande termodynamisk funktion, hänför sig bildningsvärmen alltid till en mol av den bildade föreningen.

Om formationsreaktionen är exoterm, är bildningens entalpi negativ.

Tvärtom, om bildningsreaktionen är endotermisk, är bildningens entalpi positiv.

Termokemiska ekvationer

I en termokemisk formationsekvation måste inte bara reaktanterna och produkterna anges. För det första är det nödvändigt att den kemiska ekvationen balanseras på ett sådant sätt att mängden av den bildade föreningen alltid är 1 mol.

Å andra sidan måste tillståndet för aggregering av reaktanter och produkter anges i den kemiska ekvationen. Vid behov måste den allotropiska formen av samma också anges, eftersom bildningsvärmen beror på alla dessa faktorer.

I en termokemisk formationsekvation måste formationens entalpi också anges.

Låt oss titta på några exempel på väl poserade termokemiska ekvationer:

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

H2 (g) + ½O2 (g) → H20 (l); ΔH0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + ½O2 (g) → H20 (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol

Viktiga överväganden

- Alla är balanserade baserade på bildningen av 1 mol produkt.

- Tillståndet för aggregering av reagensen och produkten anges.

- Bildningens entalpi indikeras.

Observera att entalpin av bildning beror på tillståndet för aggregering av produkten. Av de tre reaktionerna är den mest stabila under standardbetingelser den andra.

Eftersom det som är viktigt i en kemisk reaktion och i synnerhet i en formationsreaktion är entropiförändringen och inte själva entropin, enas man om att de rena elementen i deras molekylära form och tillstånd för naturlig aggregering under standardbetingelser har formationsantropi. null.

Här är några exempel:

02 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (grafit); ΔH0f = 0 kJ / mol

Lösta övningar

-Övning 1

Genom att veta att för bildningen av eten (C2H4) är det nödvändigt att bidra med 52 kJ värme för varje mol och att dess reaktanter är väte och grafit, skriv den termokemiska ekvationen för bildandet av eten.

Lösning

Först höjer vi den kemiska ekvationen och balanserar den baserat på en mol eten.

Sedan tar vi hänsyn till att det är nödvändigt att tillhandahålla värme för att formationsreaktionen ska äga rum, vilket indikerar att det är en endotermisk reaktion och därför är formationsentropin positiv.

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

-Övning 2

Under standardförhållanden blandas väte och syre i en 5-liters behållare. Syre och väte reagerar fullständigt utan att någon av reaktanterna bildar väteperoxid. 38,35 kJ värme släpptes ut i miljön i reaktionen.

Ange den kemiska och termokemiska ekvationen. Beräkna entropin för bildning av väteperoxid.

Lösning

Väteperoxidbildningsreaktionen är:

H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (vätska)

Observera att ekvationen redan är balanserad baserad på en mol produkt. Det vill säga det tar en mol väte och en mol syre för att producera en mol väteperoxid.

Men problemmeddelandet säger att väte och syre blandas i en 5-liters behållare under standardförhållanden, så vi vet att var och en av gaserna upptar 5 liter.

Använda standardbetingelser för att erhålla den termokemiska ekvationen

Å andra sidan, vid standardförhållanden, är tryck på 1 atm = 1 013 x 10⁵ Pa och en temperatur av 25 ° C = 298,15 K.

Under standardförhållanden kommer 1 mol ideal gas att uppta 24,47 L, vilket kan verifieras genom följande beräkning:

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

Eftersom 5 L är tillgängligt anges antalet mol för var och en av gaserna av:

5 liter / 24,47 liter / mol = 0,204 mol av var och en av gaserna.

Enligt den balanserade kemiska ekvationen bildas 0,204 mol väteperoxid, vilket frigör 38,35 kJ värme till miljön. Det vill säga 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol krävs för att bilda en mol peroxid.

Eftersom värme släpps ut i miljön under reaktionen är bildningens entalpi negativ. Slutligen resulterande i följande termokemiska ekvation:

H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (vätska); ΔH0f = -188 kJ / mol

referenser

1. Kastanjer E. Enthalpy vid kemiska reaktioner. Återställd från: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termo. Reaktionens entalpi. Återställd från: recursostic.educacion.es
3. Termo. Definition av standardreaktionens entalpi. Återställd från: quimitube.com
4. Termo. Definition av entalpi av bildning och exempel. Återställd från: quimitube.com
5. Wikipedia. Standard entalpi av reaktion. Återställd från: wikipedia.com
6. Wikipedia. Bildnings entalpi. Återställd från: wikipedia.com