De lösningens värme eller entalpi av lösning är värmen som absorberas eller avges under upplösningsprocessen av en viss mängd av det lösta ämnet i lösningsmedlet, under betingelser med konstant tryck.
När en kemisk reaktion sker krävs energi både för att bilda och bryta bindningar som möjliggör bildandet av nya ämnen. Energin som flödar för att dessa processer ska äga rum är värme och termokemi är den gren av vetenskapen som är ansvarig för att studera dem..
När det gäller termen entalpi, öster Den används för att beteckna värmeflöde när kemiska processer sker under förhållanden med konstant tryck. Skapandet av denna term tillskrivs den holländska fysikern Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926), samma som upptäckte supraledning.
Artikelindex
För att hitta entalpi måste vi utgå från termodynamikens första lag, som anser att variationen i den inre energin ofU i ett system beror på den absorberade värmen Q och arbetet W gjort på det av något externt medel:
AU = Q + W
Där arbete är den negativa integralen över hela volymen av produkten av tryck och differentiell volymförändring. Denna definition motsvarar den negativa integralen av den skalära produkten av kraften och förskjutningsvektorn i mekaniskt arbete:
När det ovan nämnda konstanta tryckförhållandet tillämpas kan P gå ut ur integralen; därför är jobbet:
W = -P (V.F -Veller) = -PΔV
Om detta resultat ersätts med ΔELLER erhålles:
AU = Q - PΔV
Q = ΔU + PΔV = UF - ELLEReller + P (V.F -Veller) = UF + PVF - (ELLEReller + PVeller )
Mängden U + PV kallas entalpi H, så att:
Q = HF - Heller = ΔH
Enthalpy mäts i joule, eftersom det är energi.
De ursprungliga komponenterna i en lösning är lösta och lösningsmedel, och de har en original entalpi. När denna upplösning äger rum kommer den att ha sin egen entalpi.
I detta fall kan entalpiändringen i joule uttryckas som:
AH = Hlösning - Hreagens
Antingen i standard entalpiform Aheller, där resultatet är i joule / mol
Aheller = Heller lösning - Hellerreagens
Om reaktionen avger värme, är tecknet på Ah den är negativ (exoterm process), om den absorberar värme (endoterm process) kommer tecknet att vara positivt. Och naturligtvis beror värdet på lösningsentalpi på koncentrationen av den slutliga lösningen..
Många jonföreningar är lösliga i polära lösningsmedel, såsom vatten. Lösningar av salt (natriumklorid) i vatten eller saltlösning är vanligt förekommande. Nu kan lösningens entalpi betraktas som bidraget från två energier:
- En för att bryta bindningar med lösningsmedel och lösningsmedel
- Den andra är det som krävs vid bildandet av nya lösningsmedelsbindningar..
I fallet med upplösning av ett joniskt salt i vatten krävs det att man känner till det så kallade gitterentalpi av det fasta ämnet och den hydreringens entalpi för att bilda lösningen, när det gäller vatten. Om det inte är vatten kallas det entalpi av frälsning.
De galler entalpi är den energi som är nödvändig för nedbrytningen av det joniska nätverket och bildar de gasformiga jonerna, en process som alltid är endoterm, eftersom energi måste tillföras det fasta ämnet för att separera det i dess beståndsdelar och för dem till gasformigt tillstånd.
Å andra sidan är hydratiseringsprocesser alltid exoterma, eftersom hydratiserade joner är mer stabila än joner i gasformigt tillstånd..
På detta sätt kan skapandet av lösningen vara exoterm eller endoterm, beroende på huruvida nedbrytningen av det lösta jonets gitter kräver mer eller mindre energi än hydrering ger..
I praktiken är det möjligt att mäta Ah i en kalorimeter, som i grunden består av en isolerad behållare utrustad med en termometer och en omrörningsstav.
När det gäller behållaren hälls nästan alltid vatten i den, vilket är den kalorimetriska vätskan par excellence, eftersom dess egenskaper är den universella referensen för alla vätskor..
Naturligtvis är kalorimeterns material också inblandade i värmeväxling, förutom vatten. Men kalorikapaciteten för hela uppsättningen, kallas konstant kalorimeter, kan bestämmas separat från reaktionen och sedan beaktas när den inträffar.
Energibalansen är som följer, kom ihåg villkoret att det inte finns några energiläckage i systemet:
ΔH lösning + ΔH Vatten + C kalorimeter ΔT = 0
Varifrån:
ΔH lösning = - m Vatten . c Vatten . ΔT - C kalorimeter ΔT = -Q Vatten - F kalorimeter
Och för att få standardentalpi:
- Lösningsmedelsmassa: ms
- Lös molekylvikt: Ms
- Massa av vatten: mVatten
- Molekylvikt för vatten: MVatten
- Molär värmekapacitet för vatten: CVatten ; m*
- Temperaturförändring: ΔT
* CP.m vatten är 75,291 J / mol. K
Entalpi av bildning av fast kaliumhydroxid KOH är ΔHeller = +426 KJ / mol, det för flytande vatten HtvåEller är det 285,9 kJ / mol.
Vidare är det känt att när metalliskt kaliumhydroxid reagerar med flytande vatten, väte och AHeller = -2011 kJ / mol. Med dessa data beräknar entalpi av lösning av KOH i vatten.
- KOH bryts ner i dess komponenter:
KOHfast → Kfast + ½ Otvå + ½ Htvå; ΔHeller = - 426 kJ / mol
- Flytande vatten bildas:
½ Otvå + ½ Htvå → HtvåELLERflytande; ΔHeller = -285,9 kJ / mol
- Nu måste du skapa lösningen:
Kfast + HtvåO → ½ Htvå + KOHvattenhaltig ; ΔHeller = -2011 kJ / mol
Observera att tecknet på entalpi av upplösning av KOH har inverterats, vilket beror på Hess's lag: när reaktanterna omvandlas till produkter beror inte entalpiändringen på de steg som följs och när ekvationen måste inverteras, som i detta fall ändrar entalpi tecknet.
Energibalansen är den algebraiska summan av entalpierna:
- 426 kJ / K - 285,9 kJ / mol - 2011 kJ / mol = -2722,9 kJ / mol
Entalpien av lösningen för nästa reaktion bestäms i en kalorimeter för konstant tryck och kalorimeterkonstanten är känd för att vara 342,5 J / K. När 1423 g natriumsulfat Na löses upptvåSW4 i 100,34 g vatten är temperaturförändringen 0,037 K. Beräkna standardentalpi av lösning för NatvåSW4 från dessa uppgifter.
Lösningens standardentalpi löses från ekvationen ovan:
För natriumsulfat: Ms = 142,04 g / mol; ms = 1423 g
Och för vattnet: mVatten = 100,34 g; MVatten = 18,02 g / mol; Cvatten; m = 75,291 J / K mol
ΔT = 0,037 K
C kalorimeter = 342,5 J / K
Ingen har kommenterat den här artikeln än.