Chia sẻ:
Entanpi là gì?
các entanpy nó là thước đo lượng năng lượng chứa trong một cơ thể (hệ thống) có thể tích, chịu áp lực và có thể thay thế được với môi trường của nó. Nó được biểu thị bằng chữ H. Đơn vị vật lý được liên kết với nó là tháng 7 (J = kgm2 / s2).
Về mặt toán học, nó có thể được biểu thị như sau:
H = U + PV
Ở đâu:
H = Entanpi
U = Năng lượng bên trong của hệ thống
P = Áp suất
V = Âm lượng
Nếu cả U và P và V là các hàm trạng thái, H cũng sẽ như vậy. Điều này là do tại một thời điểm nhất định, các điều kiện cuối cùng và ban đầu của biến sẽ được nghiên cứu trong hệ thống có thể được đưa ra.
Chỉ số
- 1 Entanpi của đào tạo là gì?
- 1.1 Ví dụ
- 1.2 Phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng nhiệt
- 2 bài tập tính entanpi
- 2.1 Bài tập 1
- 2.2 Bài tập 2
- 2.3 Bài tập 3
- 3 tài liệu tham khảo
Entanpi của đào tạo là gì?
Đó là nhiệt được hấp thụ hoặc giải phóng bởi một hệ thống khi, 1 mol sản phẩm của một chất, được tạo ra từ các nguyên tố của nó trong trạng thái kết hợp thông thường của chúng; rắn, lỏng, khí, hòa tan hoặc ở trạng thái đẳng hướng ổn định hơn.
Trạng thái đẳng hướng ổn định nhất của carbon là than chì, ngoài ra ở điều kiện áp suất bình thường 1 khí quyển và nhiệt độ 25 ° C.
Nó được ký hiệu là ΔH ° f. Theo cách này:
H ° f = H cuối cùng - H ban đầu
: Chữ cái Hy Lạp tượng trưng cho sự thay đổi hoặc biến đổi năng lượng của trạng thái cuối cùng và trạng thái ban đầu. Các chỉ số f, có nghĩa là sự hình thành của hợp chất và các điều kiện siêu mẫu hoặc tiêu chuẩn.
Ví dụ
Xem xét phản ứng hình thành của nước lỏng
H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) H ° f = -285,84 kJ / mol
Thuốc thử: Hydrogen và Oxygen, trạng thái tự nhiên của nó là khí.
Sản phẩm: 1 mol nước lỏng.
Cần lưu ý rằng các entanpy của sự hình thành theo định nghĩa là cho 1 mol hợp chất được tạo ra, vì vậy phản ứng phải được điều chỉnh nếu có thể với các hệ số phân số, như đã thấy trong ví dụ trước.
Phản ứng tỏa nhiệt và phản ứng nhiệt
Trong một quá trình hóa học, entanpy của sự hình thành có thể dương Hof> 0 nếu phản ứng là phản ứng nhiệt, nghĩa là nó hấp thụ nhiệt từ môi trường hoặc âm ΔHof<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.
Phản ứng tỏa nhiệt
Các thuốc thử có nhiều năng lượng hơn các sản phẩm.
° H ° f <0
Phản ứng nhiệt
Thuốc thử có năng lượng thấp hơn sản phẩm.
° H ° f> 0
Để viết chính xác một phương trình hóa học, nó phải được cân bằng mol. Để tuân thủ "Định luật bảo toàn vật chất", nó cũng phải chứa thông tin về trạng thái vật lý của thuốc thử và sản phẩm, được gọi là trạng thái tổng hợp.
Cũng phải lưu ý rằng các chất tinh khiết có entanpy hình thành từ 0 đến điều kiện tiêu chuẩn và ở dạng ổn định nhất của chúng.
Trong một hệ thống hóa học có chất phản ứng và sản phẩm, chúng ta có rằng entanpy của phản ứng bằng với entanpy của sự hình thành trong điều kiện tiêu chuẩn.
ΔH ° rxn = ΔH ° f
Có tính đến những điều trên chúng ta phải:
ΔH ° rxn = nproductos Hivectivos nreactivos Hreactivos
Cho phản ứng hư cấu sau đây
aA + bB cC
Trong đó a, b, c là các hệ số của phương trình hóa học cân bằng.
Biểu thức cho entanpy phản ứng là:
ΔH ° rxn = c H ° f C (a ΔH ° f A + b H ° f B)
Giả sử: a = 2 mol, b = 1 mol và c = 2 mol.
H ° f (A) = 300 KJ / mol, ΔH ° f (B) = -100 KJ / mol, ΔH ° f (C) = -30 KJ. Tính ΔH ° rxn
ΔH ° rxn = 2mol (-30KJ / mol) - (2mol (300KJ / mol + 1mol (-100KJ / mol) = -60KJ - (600KJ - 100KJ) = -560KJ
° H ° rxn = -560KJ.
Sau đó tương ứng với một phản ứng tỏa nhiệt.
Giá trị Entanpi cho sự hình thành một số hợp chất hóa học vô cơ và hữu cơ ở áp suất 25 ° C và 1 atm
Bài tập tính entanpy
Bài tập 1
Tìm entanpi của phản ứng NO2 (g) theo phản ứng sau:
2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)
Sử dụng phương trình cho entanpy phản ứng, chúng ta có:
ΔH ° rxn = nproductos Hivectivos nreactivos Hreactivos
H ° rxn = 2mol (ΔH ° f NO2) - (2mol H ° f NO + 1mol H ° f O2)
Trong bảng ở phần trước chúng ta có thể thấy rằng entanpy của sự hình thành oxy là 0 KJ / mol, bởi vì oxy là một hợp chất tinh khiết.
ΔH ° rxn = 2mol (33,18KJ / mol) - (2mol 90,25 KJ / mol + 1mol 0)
° H ° rxn = -114,14 KJ
Một cách khác để tính entanpy của phản ứng trong một hệ thống hóa học là thông qua LUẬT HESS, được đề xuất bởi nhà hóa học người Thụy Sĩ Germain Henri Hess vào năm 1840.
Luật nói: "Năng lượng được hấp thụ hoặc phát ra trong một quá trình hóa học trong đó các chất phản ứng trở thành sản phẩm, là như nhau nếu nó được thực hiện trong một giai đoạn hoặc trong một vài giai đoạn".
Bài tập 2
Việc bổ sung hydro vào acetylene để tạo thành ethane có thể được thực hiện trong một bước:
C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 311,42 KJ / mol
Hoặc nó cũng có thể diễn ra trong hai giai đoạn:
C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH ° f = - 174,47 KJ / mol
H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136,95 KJ / mol
Bằng cách thêm cả hai phương trình đại số, chúng ta có:
C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH ° f = - 174,47 KJ / mol
H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° f = - 136,95 KJ / mol
C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH ° rxn = 311,42 KJ / mol
Bài tập 3
(Lấy từ quimitube.com Bài tập 26. Định luật nhiệt động lực học)
Tính entanpy oxy hóa của ethanol, để tạo ra axit axetic và các sản phẩm nước, biết rằng trong quá trình đốt cháy 10 gram ethanol 300 KJ năng lượng được giải phóng và trong quá trình đốt cháy 10 gram axit axetic 140 KJ năng lượng được giải phóng.
Như bạn có thể thấy trong tuyên bố của vấn đề, chỉ có dữ liệu số xuất hiện, nhưng các phản ứng hóa học không xuất hiện, vì vậy cần phải viết chúng.
CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H2O (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.
Giá trị của entanpy âm được viết bởi vì vấn đề nói rằng có sự giải phóng năng lượng. Bạn cũng phải xem xét rằng chúng là 10 gram ethanol, vì vậy bạn phải tính toán năng lượng cho mỗi mol ethanol. Đối với điều này, sau đây được thực hiện:
Trọng lượng mol của ethanol (tổng trọng lượng nguyên tử), giá trị bằng 46 g / mol, được tìm kiếm.
ΔH1 = -300 KJ (46 g) ethanol = - 1380 KJ / mol
10 g ethanol 1mol ethanol
Điều tương tự cũng được thực hiện đối với axit axetic:
CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH2 = -840 KJ / mol
H2 = -140 KJ (60 g axit axetic) = - 840 KJ / mol
10 g axit axetic 1 mol axit axetic.
Trong các phản ứng trên, sự đốt cháy của ethanol và axit axetic được mô tả, do đó cần phải viết công thức vấn đề là quá trình oxy hóa ethanol thành axit axetic với sản xuất nước.
Đây là phản ứng mà vấn đề yêu cầu. Nó đã được cân bằng.
CH3CH2OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l) ΔH3 = ?
Áp dụng Luật Hess
Để làm điều này, chúng tôi nhân các phương trình nhiệt động với hệ số bằng số để biến chúng thành đại số và tổ chức chính xác từng phương trình. Điều này được thực hiện khi một hoặc một số thuốc thử không ở phía tương ứng trong phương trình.
Phương trình đầu tiên vẫn giữ nguyên vì ethanol nằm ở phía các chất phản ứng như được chỉ ra bởi phương trình bài toán.
Phương trình thứ hai là cần thiết để nhân nó với hệ số -1 theo cách mà axit axetic có khả năng phản ứng có thể trở thành sản phẩm
CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.
- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H2O (l) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)
CH3CH3OH + 3O2-2 O 2 - CH3COOH 2CO2 + 3H2O -2CO2
-2 giờ
Chúng được thêm vào đại số và đây là kết quả: phương trình được yêu cầu trong bài toán.
CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l)
Xác định entanpi của phản ứng.
Theo cùng một cách mà mỗi phản ứng nhân với hệ số, giá trị của entanpy cũng phải được nhân
ΔH3 = 1x 1H1 -1xΔH2 = 1x (-1380) -1x (-840)
H3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol
ΔH3 = - 540 KJ / mol.
Trong bài tập trước, ethanol trình bày hai phản ứng, đốt cháy và oxy hóa.
Trong mọi phản ứng đốt cháy đều có sự hình thành CO2 và H2O, trong khi trong quá trình oxy hóa của một loại rượu chính như ethanol có sự hình thành axit axetic
Tài liệu tham khảo
- Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011). Hóa học đại cương Tài liệu giảng dạy Lima: Pontificia Đại học Católica del Perú.
- Hóa học Thủ thư. Nhiệt hóa học Lấy từ hem.libretexts.org.
- Levine, I. Hóa lý. tập 2.