De reaktionsentalpi är en termodynamisk funktion som gör det möjligt att beräkna värmen som erhållits eller levereras i en kemisk reaktion, förutsatt att denna reaktion har inträffat vid konstant tryck. Den definieras som den inre energin U plus produkten av trycket P av volymen V för de ämnen som deltar i en kemisk reaktion, enligt följande: H = U + P ∙ V
Därför har entalpi dimensioner av energi, och i det internationella mätsystemet mäts det i Joule. För att förstå förhållandet entalpi med värmen som utbyts i en kemisk reaktion är det nödvändigt att komma ihåg termodynamikens första lag, som säger följande: Q = +U + W
Den första lagen fastställer att värmen som utbyts i en termodynamisk process är lika med variationen av den inre energin hos de ämnen som är involverade i processen plus det arbete som utförts av nämnda ämnen i processen..
I valfri process beräknas arbetet W av följande förhållande:
I ovanstående uttryck är Vi den initiala volymen, Vf den slutliga volymen och P trycket. Om processen utförs vid konstant tryck P, blir det resulterande arbetet:
Där AV är volymförändringen.
Artikelindex
Kemiska reaktioner är termodynamiska processer som i allmänhet uppträder vid konstant tryck och mycket ofta vid atmosfärstryck. Denna typ av termodynamiska processer kallas "isobar", eftersom den sker vid konstant tryck.
I det här fallet kan termodynamikens första lag skrivas så här:
Qp = UU + P ∙ ΔV
Där Qp indikerar att värmen har bytts ut vid konstant tryck. Om definitionen av entalpi H = U + P ∙ V introduceras i föregående uttryck, får vi då:
Qp = Ah
Därför indikerar en positiv entalpiändring en reaktion som har tagit värme från omgivningen. Detta är en endoterm reaktion.
Tvärtom, om entalpiförändringen är negativ är det en exoterm reaktion.
Faktum är att ordet entalpi kommer från det grekiska ordet enthalpien, vars betydelse är "att värma".
Entalpi kallas ofta också för värme. Men det bör vara tydligt att det inte är detsamma som värme, men det är värmeväxlingen under den termodynamiska processen som förändrar entalpi.
Till skillnad från värme är entalpi en funktion av tillståndet. När entalpiförändringen beräknas beräknas skillnaden mellan två funktioner som uteslutande beror på systemets tillstånd, såsom intern energi och volym..
ΔH = UU + P ∙ ΔV
Eftersom trycket förblir konstant i reaktionen är reaktionens entalpi en funktion av tillstånd som bara beror på den inre energin och volymen..
I en kemisk reaktion kan reagensens entalpi definieras som summan av summan av var och en av dem; och den av produkterna som summan av entalpi av alla produkter.
Enhalpiförändringen i en reaktion är skillnaden mellan produkterna minus reaktanternas:
I en endoterm reaktion är produktens entalpi större än för reaktanterna; det vill säga reaktionen tar värme från omgivningen. Tvärtom, i en exoterm reaktion är reaktanternas entalpi större än för produkterna, eftersom reaktionen ger upp värme till miljön.
Eftersom entalpiförändringen i en kemisk reaktion kan bero på tryck och temperatur är det vanligt att definiera standardreaktionsförhållanden:
Standard reaktionstemperatur: 25 ° C.
Standard reaktionstryck: 1 atm = 1 bar.
Standardentalpi betecknas så här: H °
I en termokemisk ekvation spelar inte bara reaktanterna och produkterna betydelse, utan också entalpivariationen. Enthalpy förstås som reaktionen på förändringen som ägde rum under samma.
Som ett exempel, låt oss titta på följande reaktioner:
2 H2 (gas) + O2 (gas) → 2 H2O (flytande); ΔH ° = -571,6 kJ (exoterm).
H2 (gas) + (½) O2 (gas) → H2O (flytande); ΔH ° = -285,8 kJ (exoterm).
2 H2O (flytande) → 2 H2 (gas) + O2 (gas); ΔH ° = +571.6 kJ (endoterm).
Om termerna för en kemisk ekvation multipliceras eller delas med en viss faktor, multipliceras entalpi eller divideras med samma.
Om reaktionen är omvänd, vänds också tecken på reaktionsentalpi.
Acetylengas C2H2 erhålls från reaktionen av kalciumkarbid CaC2 som kommer i granulerad form med vatten vid omgivningstemperatur och tryck..
Som data har vi entalpierna av bildandet av reaktanterna:
AH ° (CaC2) = -59,0 kJ / mol
AH ° (H20) = -285,8 kJ / mol
Och entalpi av produktionen av produkterna:
AH ° (C2H2) = +227,0 kJ / mol
AH ° (Ca (OH) 2) = -986,0 kJ / mol
Hitta standardentropin för reaktionen.
Det första är att föreslå en balanserad kemisk ekvation:
CaC2 (s) + 2H20 (l) → Ca (OH) 2 (s) + C2H2 (g)
Och nu entalpierna av reaktanterna, produkterna och reaktionen:
- Reagenser: -59,0 kJ / mol -2 ∙ 285,8 kJ / mol = -630,6 kJ / mol
- Produkter: -986,0 kJ / mol + 227,0 kJ / mol = -759 kJ / mol
- Reaktion: ΔH ° = -759 kJ / mol - (-630 kJ / mol) = -129 kJ / mol
Det är en exoterm reaktion.
När 1 liter acetylen bränns under standardförhållanden, hur mycket värme avges?
En gång balanserad ser förbränningsreaktionen av acetylen ut så här:
C2H2 (g) + (5/2) O2 (g) → 2 CO2 (g) + H20 (l)
Vi behöver produkternas entalpier:
AH ° (C02) = -393,5 kJ / mol
AH ° (H2O (l)) = -285,8 kJ / mol
Med dessa data kan vi beräkna produkternas entalpi:
ΔH ° (produkter) = 2 * (- 393,5 kJ / mol) + (-285,8 kJ / mol) = -1072,8 kJ / mol
Och reaktanternas bildande entalpi:
AH ° (C2H2) = 227,0 kJ / mol
AH ° (02) = 0,0 kJ / mol
Reaktanternas entalpi kommer att vara:
227,0 kJ / mol + (5/2) * 0,0 = 227,0 kJ / mol
Den molära reaktionsentalpien blir då: ΔH ° (produkter) - ΔH ° (reaktanter) = -1072,8 kJ / mol - 227,0 kJ / mol = -1299,8 kJ / mol
Nu måste vi veta hur många mol acetylen som är en liter acetylen under standardförhållanden. För detta kommer vi att använda tillståndsekvationen för en idealgas, från vilken vi löser antalet mol.
Antal mol n = P * V / (R * T)
P = 1 atm = 1,013 x 10 ^ Pa
V = 1 l = 1,0 x 10 ^ -3 m³
R = 8,31 J / (mol * K)
T = 25 ° C = 298,15 K
n = 0,041 mol
Förbränningsentalpi av 1 liter acetylen är 0,041 mol * (-1299,8 kJ / mol) = -53,13 kJ
Det negativa tecknet indikerar att det är en exoterm reaktion som avger 53,13 kJ = 12,69 kcal.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.