Wat is training enthalpie? (Met oefeningen)

De Training Enthalpy Het is de verandering die door enthalpie wordt geleden bij de vorming van een mol van een verbinding of stof onder standaardomstandigheden. Standaard drukconditie wordt begrepen wanneer de vormingsreactie wordt uitgevoerd bij atmosferische druk uit een atmosfeer en bij kamertemperatuur van 25 graden Celsius of 298,15 kelvin.

De normale toestand van reactieve elementen in een vormingsreactie verwijst naar de staat van aggregatie (vaste, vloeistof of gasvorming) van meer gebruikelijk van deze stoffen in de standaardomstandigheden van druk en temperatuur.

In de vormingsreactie van een verbinding wordt warmte uitgewisseld met de omgeving. Bron: Pixabay

Normale status verwijst ook naar de meest stabiele allotrope vorm van deze reactieve elementen in de standaardreactieomstandigheden.

Entalpía H is een thermodynamische functie die wordt gedefinieerd als interne energie of meer het product van de druk P op volume V van de stoffen die betrokken zijn bij de chemische reactie van de vorming van een molsubstantie:

H = u + p ∙ v

Entalpía heeft energiedimensies en in het internationale systeem van maatregelen wordt gemeten in joules.

[TOC]

Standaard enthalpie

Het symbool van de enthalpie is h, maar in het specifieke geval van de trainingsthalpie wordt door AH0F aangegeven om aan te geven dat het verwijst naar de verandering die deze thermodynamische functie ervaart in de vormingsreactie van een mol van een bepaalde verbinding in standaardomstandigheden in standaard in standaard voorwaarden.

In de notatie geeft Superiorize 0 de standaardvoorwaarden aan en subscript.

Formatiewarmte

De eerste wet stelt vast dat de warmte die in een thermodynamisch proces is uitgewisseld, gelijk is aan de variatie van de interne energie van de stoffen die betrokken zijn bij het proces plus het werk dat deze stoffen in het proces hebben uitgevoerd:

Q = Δu + w

In het geval bij de hand wordt de reactie onder constante druk uitgevoerd, met name bij de druk van een atmosfeer, dus het werk zal het product zijn van de druk voor de verandering in volume.

Dan is de vormwarmte van een bepaalde verbinding die we met Q0F zullen aangeven, gerelateerd aan de verandering in interne energie en volume als volgt:

Q0f = Δu + p ΔV

Maar het onthouden van de definitie van standaard enthalpie die we moeten:

Q0f = ΔH0F

Verschil tussen enthalpie en formatiewarmte

Deze uitdrukking betekent niet dat het trainen van warmte en enthalpie hetzelfde zijn. De juiste interpretatie is dat de warmte die tijdens de formatiereactie werd uitgewisseld, een verandering in de entropie van de gevormde stof veroorzaakte in relatie tot de reagentia in standaardomstandigheden.

Aan de andere kant, omdat enthalpie een uitgebreide thermodynamische functie is, verwijst de formatiewarmte altijd naar een mol van de gevormde verbinding.

Als de trainingsreactie exotherme is, is de trainingsthalpie negatief.

Integendeel, als de trainingsreactie endotherm is, is de trainingsthalpie positief.

Thermochemische vergelijkingen

In een thermochemie -trainingsvergelijking moeten niet alleen de reagentia en producten worden aangegeven. In de eerste plaats is het noodzakelijk dat de chemische vergelijking op zodanige manier in evenwicht wordt gebracht dat de hoeveelheid gevormde verbinding altijd 1 mol is.

Aan de andere kant moet in de chemische vergelijking de status van aggregatie van reagentia en producten worden aangegeven. Indien nodig moet hun alotrope vorm ook worden aangegeven, omdat de vormwarmte afhankelijk is van al deze factoren.

In een thermochemie -trainingsvergelijking moet ook trainings enthalpie worden aangegeven.

Laten we eens kijken naar enkele voorbeelden van goed gerelateerde thermochemische vergelijkingen:

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

Belangrijke overwegingen

- Allen zijn evenwichtig op basis van de vorming van 1 mol product.

- De status van aggregatie van reagentia en product is aangegeven.

- De trainingsthalpie is aangegeven.

Merk op dat de trainingsthalpie afhankelijk is van de staat van aggregatie van het product. Van de drie reacties is de meest stabiele in standaardomstandigheden de tweede.

Omdat het er toe gaat in een chemische reactie en met name in een van de vorming is de verandering van entropie en niet de entropie zelf, wordt overeengekomen dat de zuivere elementen in hun moleculaire vorm en staat van natuurlijke aggregatie in standaardomstandigheden een training -entropie -nul hebben.

Hier zijn enkele voorbeelden:

O2 (g); ΔH0F = 0 kJ/mol

Cl2 (G); ΔH0F = 0 kJ/mol

NA (s); ΔH0F = 0 kJ/mol

C (grafiet); ΔH0F = 0 kJ/mol

Opgeloste oefeningen

-Oefening 1

Wetende dat voor de vorming van de Eteno (C2H4) het noodzakelijk is.

Oplossing 

In de eerste plaats stellen we de chemische vergelijking voor en evenwicht deze op basis van een mol eteen.

Dan houden we er rekening mee dat het noodzakelijk is om warmte te bieden zodat de trainingsreactie wordt uitgevoerd, wat aangeeft dat het een endothermische reactie is en daarom is de training -entropie positief.

2 C (vast grafiet) + 2 H2 (gas) → C2H4 (gas); ΔH0F = +52 kJ/mol

-Oefening 2

In standaardomstandigheden worden ze gemengd in een container van 5 liter waterstof en zuurstof. Zuurstof en waterstof reageren volledig zonder de reagentia om waterstofperoxide te vormen. In de reactie werden 38,35 kJ warmte op het milieu vrijgegeven.

Stel de chemische en thermochemische vergelijking. Bereken de entropie van de waterstofperoxide -vorming.

Oplossing 

De vormingsreactie van waterstofperoxide is:

H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (vloeistof)

Merk op dat de vergelijking al in evenwicht is op basis van een mol product. Dat wil zeggen, een mol waterstof en een mol zuurstof is vereist om een ​​mol waterstofperoxide te produceren.

Maar de probleemverklaring vertelt ons dat in een 5 -liter container waterstof en zuurstof in standaardomstandigheden worden gemengd, dus we weten dat elk van de gassen 5 liter bezet.

Gebruik van standaardvoorwaarden om de thermochemie -vergelijking te verkrijgen

Aan de andere kant worden standaardvoorwaarden begrepen.

Onder standaardomstandigheden 1 mol ideaal gas zal 24,47 l bezetten, zoals kan worden geverifieerd uit de volgende berekening:

V = (1 mol * 8,3145 j / (mol * k) * 298.15 k) / 1.03 x 10⁵ PA = 0,02447 m³ = 24,47 l.

Zoals beschikbaar voor 5 L, wordt het aantal mol van elk van de gassen gegeven door:

5 liter / 24,47 liter / mol = 0,204 mol van elk van de gassen.

Volgens de gebalanceerde chemische vergelijking zal 0,204 mol waterstofperoxide worden gevormd waarin ze 38,35 kJ warmte vrijgeven aan de omgeving. Dat wil zeggen, om een ​​mol peroxide te vormen, zijn 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol vereist.

Bovendien, als warmte wordt vrijgegeven in de omgeving tijdens de reactie, is de vorming enthalpie negatief. Ten slotte, de volgende thermochemische vergelijking:

H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (vloeistof); ΔH0F = -188 kJ/mol

Referenties

1. Castaños e. Enthalpie in chemische reacties. Hersteld van: Lidiaconlachimica.WordPress.com
2. Thermochemie. Reactie enthalpie. Opgehaald uit: bronnen.onderwijs.is
3. Thermochemie. Definitie van standaardreactie -enthalpie. Hersteld van: Quimitube.com
4. Thermochemie. Definitie van training enthalpie en voorbeelden. Hersteld van: Quimitube.com
5. Wikipedia. Standaardreactie -enthalpie. Hersteld van: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Training Enthalpy. Hersteld van: Wikipedia.com