Reactiewarmte

Reactie warmteschema onder bepaalde temperatuur- en drukomstandigheden. Bron: Joseasorrentino, CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

Wat is reactiewarmte?

Hij reactiewarmte, o Reactie -enthalpie (ΔH), is de hoeveelheid energie per mol die wordt vrijgegeven of geproduceerd in een chemische reactie bij een constante druk. Het is een thermodynamische eenheid van nuttige maat om de vrijgegeven of geproduceerde energie te berekenen.

Omdat de enthalpie afkomstig is van druk, volume en interne energie, die allemaal staatsfuncties zijn, is enthalpie ook een statusfunctie.

ΔH, of de verandering van enthalpie, ontstond als een maateen eenheid gericht op het berekenen van de verandering van energie van een systeem wanneer het te moeilijk werd om Δu te vinden, of veranderde in de interne energie van een systeem, die tegelijkertijd de hoeveelheid warmte en Werk uitgewisseld.

Geven.

De notatie ΔHº of ΔHº_R Vervolgens ontstaan ​​om de precieze temperatuur en druk van de reactiewarmte te verklaren.

De standaardreactie -enthalpie wordt gesymboliseerd door ΔHº of ΔHºrxn en kan zowel positieve als negatieve waarden aannemen. De eenheden voor ΔHº zijn kilojulios per mol, of kj / mol.

Eerder concept om de reactiewarmte te begrijpen: verschillen tussen ΔH en ΔHº_R

- Δ = vertegenwoordigt de verandering in enthalpie (enthalpie van producten behalve de enthalpie van reactanten).

Een positieve waarde geeft aan dat de producten een grotere enthalpie hebben, of dat het een endotherme reactie is (warmte is vereist).

Een negatieve waarde geeft aan dat reactanten een grotere enthalpie hebben, of dat het een exotherme reactie is (warmte optreedt).

- º = betekent dat de reactie een standaard enthalpieverandering is en optreedt bij een vooraf ingestelde druk / temperatuur.

- R = geeft aan dat deze verandering de enthalpie van de reactie is.

Kan u van dienst zijn: calcium: eigenschappen, structuur, verkrijgen, gebruik

- De standaardstatus: de standaardtoestand van een vaste stof of vloeistof is de zuivere stof bij een druk van 1 bar, of wat hetzelfde is, 1 atmosfeer (105 PA) en een temperatuur van 25 ° C, of ​​wat hetzelfde is, 298 k.

- De ΔHº_R Het is de standaard warmte van reactie of standaard enthalpie van een reactie, en aangezien AH ook de enthalpie van een reactie meet. Ahºrxn vindt echter plaats in "standaard" -omstandigheden, wat betekent dat de reactie plaatsvindt bij 25 ° C en 1 atm.

Het voordeel van een AH -meting onder standaardomstandigheden ligt in het vermogen om een ​​waarde van AHº te relateren met een andere, omdat ze zich in dezelfde omstandigheden voordoen.

Formatiewarmte

De standaardvormingswarmte, ΔH_Fº, van een chemische stof is de hoeveelheid warmte die wordt geabsorbeerd of afgegeven uit de vorming van 1 mol van die chemische stof bij 25 ° C en 1 bar van zijn elementen in zijn standaardstaten.

Een element bevindt zich in zijn standaardtoestand als het zich in zijn meest stabiele vorm bevindt en zijn fysieke conditie (vaste, vloeistof of gas) bij 25 ° C en 1 bar.

De standaardvormingswarmte voor koolstofdioxide impliceert bijvoorbeeld zuurstof en koolstof als reagentia.

Zuurstof is stabieler als gasmoleculen of₂, Terwijl koolstof stabieler is als vast grafiet (grafiet is stabieler dan diamant in standaardomstandigheden).

Om de definitie op een andere manier uit te drukken, is de standaardwarmte van formatie een speciaal type standaardreactiewarmte.

De reactie is de vorming van 1 mol van een chemische stof van zijn elementen in zijn standaardstaten in standaardomstandigheden.

Kan u van dienst zijn: metaalkarakter

De standaardwarmte van de formatie wordt ook wel de standaard enthalpie van de formatie genoemd (hoewel het echt een verandering in enthalpie is).

Per definitie zou de vorming van een element van zichzelf geen enkele verandering in enthalpie veroorzaken, dus de standaardreactiewarmte voor alle elementen is nul.

Berekening van de reactie -enthalpie

1. Experimentele berekening

Enthalpy kan experimenteel worden gemeten met behulp van een calorimeter. Een calorimeter is een instrument waarbij een monster wordt gereageerd via elektrische kabels die activeringsenergie bieden. Het monster wordt gevonden in een container omgeven door water, dat constant wordt geagiteerd.

Bij het meten van met een calorimeter wordt de temperatuurverandering die optreedt wanneer het monster reageert en de specifieke warmte van het water en zijn massa kennen, de warmte die de reactie vrijgeeft of absorbeert, wordt berekend door de vergelijking Q = CESP X M X AT.

In deze vergelijking, wat warmte is, is CESP de specifieke warmte, in dit geval van water, dat gelijk is aan 1 calorie per gram, M is de massa water en AT is de verandering van temperatuur.

De calorimeter is een geïsoleerd systeem dat een constante druk heeft, dus ΔH_R= q

2. Theoretische berekening

De verandering van enthalpie hangt niet af van de specifieke route van een reactie, maar alleen van het niveau van globale energie van de producten en reagentia. Entalpía is een functie van de staat, en als zodanig is het additief.

Om de standaard enthalpie van een reactie te berekenen, kunnen we de standaard enthalpieën van reagensvorming toevoegen en aftrekken van de som van de standaard productvorming enthalpieën. Wiskundig geeft dit ons:

Het kan u van dienst zijn: 6 natuurlijke pH -indicatoren en hun kenmerken

AH_R° = σ ΔH_Fº (producten) - σ ΔH_Fº (reactanten).

Reacties enthalpieën worden meestal berekend uit enthalpieën van reagensvorming in normale omstandigheden (1 staafdruk en temperatuur 25 ° C).

Om dit principe van de thermodynamica te verklaren, zullen we de enthalpie van de reactie berekenen voor de verbranding van methaan (CH₄) Volgens de formule:

Ch₄ (g) + 2e₂ (g) → co₂ (g) + 2H₂O (g)

Om de standaardreactie -enthalpie te berekenen, moeten we op zoek gaan naar standaard trainingsthalpieën voor elk van de reagentia en producten die bij de reactie betrokken zijn.

Deze worden normaal gevonden in een bijlage of in verschillende online tabellen. Voor deze reactie zijn de gegevens die we nodig hebben:

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.

Merk op dat omdat het zich in zijn standaardstatus bevindt, de standaardgasvorming enthalpie 0 kJ / mol is.

Vervolgens vatten we onze standaard trainingsthalpieën samen. Houd er rekening mee dat, omdat de eenheden in kj / mol zijn, we moeten vermenigvuldigen met de stoichiometrische coëfficiënten in de evenwichtige reactievergelijking.

Σ ΔH_Fº (producten) = ΔH_Fº co₂ +2 ΔH_Fº H₂o

Σ ΔH_Fº (producten) = -1 (394 kjoul/mol) -2 (284 kjoul/mol) = -962 kjoul/mol

Σ ΔH_Fº (reactanten) = ΔH_FCh₄ + AH_Fº O₂

Σ ΔH_Fº (reactanten) = -75 kjoul/mol + 2 (0 kjoul/mol) = -75 kjoul/mol

Nu kunnen we de standaard enthalpie van de reactie vinden:

AH_R° = σ ΔH_Fº (producten) - σ ΔH_Fº (reactanten) = (- 962)- (- 75) =

AH_R° = - 887kj / mol.

Referenties

1. Enthalpie van reactiedefinitie. Hersteld van ThoughtCo.com.
2. (S.F.)). Standaard enthalpie van reactie. Hersteld van grenzeloze.com.