De formationens entalpi är den förändring som entalpi genomgår i bildandet av en mol av en förening eller substans under standardförhållanden. Standardtrycksförhållandet förstås vara när bildningsreaktionen utförs vid atmosfärstryck av en atmosfär och vid en rumstemperatur på 25 grader Celsius eller 298,15 Kelvin..
Det normala tillståndet för reaktiva element i en bildningsreaktion avser det vanligaste tillståndet för aggregering (fast, flytande eller gasformigt) av dessa ämnen under standardförhållanden för tryck och temperatur..
Normaltillstånd avser också den mest stabila allotropa formen av dessa reaktiva element under standardreaktionsbetingelser..
Entalpi H är en termodynamisk funktion som definieras som den inre energin U plus produkten av trycket P och volymen V för de ämnen som deltar i den kemiska reaktionen för bildning av ett ämne mol:
H = U + P ∙ V
Enthalpy har energimått och i det internationella mätningssystemet mäts det i Joule.
Artikelindex
Symbolen för entalpi är H, men i det specifika fallet med entalpi av bildning betecknas det med ΔH0f för att indikera att det hänvisar till den förändring som denna termodynamiska funktion upplever i reaktionen för bildning av en mol av en viss förening under standardförhållanden.
I notationen indikerar överskriften 0 standardförhållandena, och prenumerationen f hänvisar till bildandet av en mol substans utgående från reaktanterna i aggregationstillståndet och den mest stabila allotropa formen av reaktanterna under standardförhållandena..
Den första lagen fastställer att värmen som utbyts i en termodynamisk process är lika med variationen i den inre energin hos de ämnen som är involverade i processen plus det arbete som dessa ämnen utfört i processen:
Q = UU + W
I föreliggande fall utförs reaktionen vid konstant tryck, speciellt vid trycket i en atmosfär, så arbetet kommer att vara produkten av trycket och volymförändringen.
Sedan är bildningsvärmen för en viss förening som vi kommer att beteckna med Q0f relaterad till förändringen i intern energi och i volym enligt följande:
Q0f = AU + P AV
Men kom ihåg definitionen av standard entalpi vi har:
Q0f = ΔH0f
Detta uttryck betyder inte att bildningsvärmen och entalpi av bildning är desamma. Den korrekta tolkningen är att det värme som utbyts under bildningsreaktionen orsakade en förändring i entropin av det bildade ämnet i förhållande till reaktanterna under standardbetingelser..
Å andra sidan, eftersom entalpi är en omfattande termodynamisk funktion, refererar bildningsvärmen alltid till en mol av den bildade föreningen..
Om bildningsreaktionen är exoterm, är bildningens entalpi negativ.
Tvärtom, om bildningsreaktionen är endoterm, så är bildningens entalpi positiv..
I en termokemisk formationsekvation måste inte bara reaktanterna och produkterna anges. För det första är det nödvändigt att den kemiska ekvationen balanseras på ett sådant sätt att mängden av den bildade föreningen alltid är 1 mol.
Å andra sidan måste aggregeringstillståndet för reaktanter och produkter anges i den kemiska ekvationen. Vid behov bör den allotropa formen av densamma också anges, eftersom bildningsvärmen beror på alla dessa faktorer..
I en termokemisk formationsekvation måste formationens entalpi också anges.
Låt oss titta på några exempel på välformade termokemiska ekvationer:
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); AH0f = -241,9 kJ / mol
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); AH0f = -285,8 kJ / mol
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); AH0f = -292,6 kJ / mol
- Alla är balanserade baserat på bildandet av 1 mol produkt.
- Aggregationsstatus för reagens och produkt anges.
- Bildningens entalpi anges.
Observera att bildningens entalpi beror på produktens aggregeringstillstånd. Av de tre reaktionerna är den mest stabila under standardförhållanden den andra.
Eftersom det som är viktigt vid en kemisk reaktion och i synnerhet i en formationsreaktion är entropiändringen och inte entropin i sig, är man överens om att rena grundämnen i deras molekylära form och naturliga aggregeringstillstånd under standardförhållanden har formationsentropi..
Här är några exempel:
02 (g); AH0f = 0 kJ / mol
Cl2 (g); AH0f = 0 kJ / mol
Na (s); AH0f = 0 kJ / mol
C (grafit); AH0f = 0 kJ / mol
Att veta att för bildandet av eten (C2H4) krävs att man tillhandahåller 52 kJ värme för varje mol och att dess reaktanter är väte och grafit, skriv den termokemiska ekvationen för bildandet av eten.
Först höjer vi den kemiska ekvationen och balanserar den baserat på en mol eten.
Sedan tar vi hänsyn till att det krävs att värmen ska tillhandahållas för att bildningsreaktionen ska äga rum, vilket indikerar att det är en endoterm reaktion och därför är formationsentropin positiv..
2 C (fast grafit) + 2 H2 (gas) → C2H4 (gas); AH0f = +52 kJ / mol
Under standardförhållanden blandas väte och syre i en 5-liters behållare. Syre och väte reagerar helt utan någon av reaktanterna för att bilda väteperoxid. 38,35 kJ värme släpptes ut i miljön under reaktionen.
Ange den kemiska och termokemiska ekvationen. Beräkna entropin för bildning av väteperoxid.
Väteperoxidbildningsreaktionen är:
H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (flytande)
Observera att ekvationen redan är balanserad baserat på en mol produkt. Det vill säga det tar en mol väte och en mol syre för att producera en mol väteperoxid..
Men problemmeddelandet säger att väte och syre blandas i en 5-liters behållare under standardförhållanden, så vi vet att var och en av gaserna upptar 5 liter.
Å andra sidan betyder standardförhållandena ett tryck på 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa och temperaturen 25 ° C = 298.15 K.
Under standardförhållanden kommer 1 mol idealgas att uppta 24,47 L, vilket kan verifieras från följande beräkning:
V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10 ^ Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.
Eftersom 5 L är tillgängligt ges antalet mol av var och en av gaserna genom:
5 liter / 24,47 liter / mol = 0,204 mol av var och en av gaserna.
Enligt den balanserade kemiska ekvationen kommer 0,204 mol väteperoxid att bildas, vilket släpper ut 38,35 kJ värme till miljön. För att bilda en mol peroxid krävs 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol.
Eftersom värme släpps ut i miljön under reaktionen är också entalpi av bildning negativ. Resultatet slutligen följande termokemiska ekvation:
H2 (gas) + O2 (gas) → H2O2 (flytande); AH0f = -188 kJ / mol
Ingen har kommenterat den här artikeln än.