Reaksjonsvarme

Reaksjonsvarmeordning under visse temperatur- og trykkforhold. Kilde: Joseasorrentino, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Hva er reaksjonsvarme?

Han reaksjonsvarme, o Reaksjon entalpi (ΔH), er mengden energi per mol som frigjøres eller produseres i en kjemisk reaksjon ved et konstant trykk. Det er en termodynamisk enhet med nyttig tiltak for å beregne energien som frigjøres eller produseres.

Siden entalpien stammer fra trykk, volum og indre energi, som alle er tilstandsfunksjoner, er entalpi også en tilstandsfunksjon.

ΔH, eller endring av entalpi, oppsto som en måleenhet som hadde som mål å beregne endringen av energi til et system når det ble for vanskelig å finne ΔU, eller endre i den interne energien til et system, samtidig måle mengden varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og varme og utvekslet arbeid.

Gi.

Notasjonen ΔHº eller ΔHº_r Oppstår deretter for å forklare den nøyaktige temperaturen og trykket til reaksjonsvarmen ΔH.

Standard reaksjonsentalpi er symbolisert av ΔHº eller ΔHºRXN og kan anta både positive og negative verdier. Enhetene for ΔHº er kilojulios per mol, eller kJ / mol.

Tidligere konsept for å forstå reaksjonsvarmen: forskjeller mellom ΔH og ΔHº_r

- Δ = representerer endringen i entalpi (entalpi av produkter bortsett fra entalpien av reaktanter).

En positiv verdi indikerer at produktene har større entalpi, eller at det er en endotermisk reaksjon (varme er nødvendig).

En negativ verdi indikerer at reaktanter har større entalpi, eller at det er en eksoterm reaksjon (varme oppstår).

- º = betyr at reaksjonen er en standard entalpiendring, og oppstår ved et forhåndsopprettet trykk / temperatur.

- R = betegner at denne endringen er reaksjonens entalpi.

Kan tjene deg: kalsium: egenskaper, struktur, få, bruk

- Standardtilstanden: Standardtilstanden for et fast stoff eller væske er det rene stoffet i et trykk på 1 bar, eller hva som er det samme, 1 atmosfære (105 Pa) og en temperatur på 25 ° C, eller hva som er den samme, 298 k.

- ΔHº_r Det er standardvarmen for reaksjon eller standard entalpi av en reaksjon, og som ΔH måler også entalpien til en reaksjon. Imidlertid foregår ΔHºrxn i "standard" -forhold, noe som betyr at reaksjonen finner sted ved 25 ° C og 1 atm.

Fordelen med en ΔH -måling under standardbetingelser ligger i evnen til å relatere en verdi av ΔHº med en annen, siden de forekommer under samme forhold.

Formasjonsvarme

Standardformasjonsvarmen, ΔH_Fº, av et kjemikalie er mengden varme absorbert eller frigjøres fra dannelsen av 1 mol av det kjemikaliet ved 25 ° C og 1 bar av elementene i standardtilstandene.

Et element er i sin standardtilstand hvis det er i sin mest stabile form og dens fysiske tilstand (fast, væske eller gass) ved 25 ° C og 1 bar.

For eksempel innebærer standarddannelsesvarmen for karbondioksid oksygen og karbon som reagenser.

Oksygen er mer stabilt som gassmolekyler eller₂, Mens karbon er mer stabil som solid grafitt (grafitt er mer stabil enn diamant under standardforhold).

For å uttrykke definisjonen på en annen måte, er formasjonsvarmen en spesiell type standard reaksjonsvarme.

Reaksjonen er dannelsen av 1 mol av et kjemikalie av dets elementer i standardtilstander under standardbetingelser.

Kan tjene deg: metallisk karakter

Standardvarmen for formasjonen kalles også standard entalpi av formasjonen (selv om den virkelig er en endring i entalpi).

Per definisjon ville dannelsen av et element i seg selv ikke gi noen endring i entalpi, så standard reaksjonsvarme for alle elementer er null.

Beregning av reaksjonsentalpien

1. Eksperimentell beregning

Enthalpy kan måles eksperimentelt ved å bruke et kalorimeter. Et kalorimeter er et instrument der en prøve blir reagert gjennom elektriske kabler som gir aktiveringsenergi. Prøven finnes i en beholder omgitt av vann, som stadig er opprørt.

Ved måling.

I denne ligningen, det som er varme, er CESP den spesifikke varmen, i dette tilfellet med vann, som er lik 1 kalori per gram, er m massen av vann og Δt er temperaturendringen.

Kalorimeteret er et isolert system som har et konstant trykk, så ΔH_r= q

2. Teoretisk beregning

Endringen av entalpi avhenger ikke av den spesielle ruten for en reaksjon, men bare på nivået av global energi på produktene og reagensene. Entalpía er en funksjon av staten, og som sådan er den additiv.

For å beregne standard entalpi av en reaksjon, kan vi legge til standard entalpies av reagensdannelse og trekke den fra summen av standard produktdannelses entalpies. Matematisk gir dette oss:

Det kan tjene deg: 6 naturlige pH -indikatorer og deres egenskaper

ΔH_r° = σ ΔH_Fº (produkter) - σ Δh_Fº (reaktanter).

Reaksjoner entalpier beregnes vanligvis ut fra reagensdannelse entalpier under normale forhold (1 bar trykk og temperatur 25 ° C).

For å forklare dette prinsippet om termodynamikk, vil vi beregne entalpien av reaksjonen for forbrenning av metan (CH₄) I henhold til formelen:

Ch₄ (g) + 2₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

For å beregne standardreaksjonsentalpien, må vi se etter standard treningsentalpier for hvert av reagensene og produktene som er involvert i reaksjonen.

Disse finnes normalt i et vedlegg eller i flere online tabeller. For denne reaksjonen er dataene vi trenger:

H_FCh₄ (g) = -75 Kjoul/mol.

H_Fº O₂ (g) = 0 KJOUL/MOL.

H_Fº CO₂ (g) = -394 KJOUL/MOL.

H_Fº H₂o (g) = -284 KJOUL/MOL.

Legg merke til at fordi den er i sin standardtilstand, er standard gassformasjon entalpi 0 kJ / mol.

Deretter oppsummerer vi våre standard treningsentalpier. Husk at fordi enhetene er i kj / mol, må vi multiplisere med de støkiometriske koeffisientene i den balanserte reaksjonslikningen.

Σ ΔH_Fº (produkter) = Δh_Fº CO₂ +2 ΔH_Fº H₂o

Σ ΔH_Fº (produkter) = -1 (394 Kjoul/mol) -2 (284 KJoul/mol) = -962 KJOUL/MOL

Σ ΔH_Fº (reaktanter) = Δh_FCh₄ + ΔH_Fº O₂

Σ ΔH_Fº (reaktanter) = -75 KJOUL/MOL + 2 (0 KJOUL/MOL) = -75 KJOUL/MOL

Nå kan vi finne standard entalpi av reaksjonen:

ΔH_r° = σ ΔH_Fº (produkter) - σ Δh_Fº (reaktanter) = (- 962)- (- 75) =

ΔH_r° = - 887KJ / mol.

Referanser

1. Entalpi av reaksjonsdefinisjon. Gjenopprettet fra Thoughtco.com.
2. (S.F.). Standard entalpi av reaksjon. Utvunnet fra grenseløs.com.