INIT NG SOLUSYON: KUNG PAANO ITO KINAKALKULA, MGA APLIKASYON AT PAGSASANAY - PISIKAL - 2025

Ang init ng solusyon o enthalpy ng solusyon ay ang init na nasisipsip o pinalaya sa panahon ng proseso ng paglusaw ng isang tiyak na halaga ng solute sa solvent, sa ilalim ng kondisyon ng palaging presyon.

Kapag naganap ang isang reaksyon ng kemikal, ang enerhiya ay kinakailangan pareho upang mabuo at upang sirain ang mga bono na pinapayagan ang pagbuo ng mga bagong sangkap. Ang enerhiya na dumadaloy para sa mga prosesong ito ay magaganap ay init, at ang thermochemistry ay ang sangay ng agham na responsable para sa pag-aaral sa kanila.

Pinagmulan: Pixnio.

Tulad ng para sa salitang enthalpy, ginagamit ito upang sumangguni sa daloy ng init kapag ang mga proseso ng kemikal ay nangyayari sa ilalim ng mga kondisyon ng palaging presyon. Ang paglikha ng term na ito ay iniugnay sa Dutch pisiko na si Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926), ang parehong isa na natuklasan ang superconductivity.

Paano ito kinakalkula?

Upang mahanap ang enthalpy, dapat nating simulan mula sa unang batas ng thermodynamics, na isinasaalang-alang na ang pagkakaiba-iba sa panloob na enerhiya ΔU ng isang sistema ay dahil sa hinihigop na init Q at ang gawa na ginawa sa pamamagitan ng ilang mga panlabas na ahente:

Kung saan ang trabaho ay negatibong integral sa buong dami ng produkto ng presyon at pagkakaiba ng pagbabago sa dami. Ang kahulugan na ito ay katumbas ng negatibong integral ng produktong scalar ng puwersa at vector ng pag-aalis sa gawaing mekanikal:

Kapag inilalapat ang pare-pareho na kondisyon ng presyon na nabanggit sa itaas, maaaring lumabas ang P; samakatuwid ang trabaho ay:

-Expression para sa enthalpy

Kung ang resulta na ito ay nahalili sa Δ U makuha namin:

Ang dami ng U + PV ay tinatawag na enthalpy H, kaya na:

Ang Enthalpy ay sinusukat sa mga joules, dahil ito ay enerhiya.

Solusyon enthalpy

Ang mga paunang sangkap ng isang solusyon ay solute at solvent, at mayroon silang isang orihinal na enthalpy. Kapag naganap ang paglusaw na ito, magkakaroon ito ng sarili nitong enthalpy.

Sa kasong ito, ang pagbabago ng enthalpy sa mga joules ay maaaring ipahiwatig bilang:

Alinman sa standard enthalpy form ΔH ^o , kung saan ang resulta ay nasa joule / mol

Kung ang reaksyon ay nagdulot ng init, ang tanda ng ΔH ay negatibo (exothermic process), kung sumisipsip ng init (endothermic process) ang tanda ay magiging positibo. At natural, ang halaga ng solution enthalpy ay depende sa konsentrasyon ng pangwakas na solusyon.

Aplikasyon

Maraming mga ionic compound ay natutunaw sa mga polar solvents, tulad ng tubig. Ang mga solusyon ng asin (sodium klorido) sa tubig o brine ay karaniwang ginagamit. Ngayon, ang enthalpy ng solusyon ay maaaring isaalang-alang bilang kontribusyon ng dalawang energies:

- Isa upang masira ang solusyong solute-solute at solvent-solvent bond

- Ang iba pa ay kinakailangan sa pagbuo ng mga bagong solong solvent-solvent bond.

Sa kaso ng paglusaw ng isang ionic salt sa tubig, kinakailangan na malaman ang tinaguriang lattice enthalpy ng solid at ang enthalpy ng hydration upang mabuo ang solusyon, sa kaso ng tubig. Kung hindi ito tubig, kung gayon ito ay tinatawag na enthalpy of solvation.

Ang lattice enthalpy ay ang enerhiya na kinakailangan para sa pagsira ng ionic network at bumubuo ng mga gas na mga gonous, isang proseso na palaging endothermic, dahil ang enerhiya ay dapat ipagkaloob sa solid upang paghiwalayin ito sa mga nasasakop na mga ion at dalhin sila sa mga gas na estado.

Sa kabilang banda, ang mga proseso ng hydration ay palaging exothermic, dahil ang mga hydrated ions ay mas matatag kaysa sa mga ions sa gaseous state.

Sa ganitong paraan, ang paglikha ng solusyon ay maaaring exothermic o endothermic, depende sa kung ang pagkasira ng ionic lattice ng solute ay nangangailangan ng higit o mas kaunting enerhiya kaysa sa ibinibigay ng hydration.

Mga pagsukat sa calorimeter

Sa pagsasanay posible na masukat ang ΔH sa isang calorimeter, na karaniwang binubuo ng isang insulated container na nilagyan ng thermometer at isang nakapupukaw na baras.

Tulad ng para sa lalagyan, ang tubig ay halos palaging ibinubuhos dito, na kung saan ay ang kahusayan ng calorimetric liquid par, dahil ang mga katangian nito ay ang unibersal na sanggunian para sa lahat ng likido.

Old calorimeter na ginamit ni Lavoisier. Pinagmulan: Gustavocarra.

Siyempre ang mga materyales ng calorimeter ay kasangkot din sa palitan ng init, bilang karagdagan sa tubig. Ngunit ang kapasidad ng init ng buong pagpupulong, na tinatawag na palagiang calorimeter, ay maaaring matukoy nang hiwalay mula sa reaksyon at pagkatapos ay isinasaalang-alang kapag naganap ito.

Ang balanse ng enerhiya ay ang mga sumusunod, naalala ang kondisyon na walang enerhiya na tumagas sa system:

- Ang tubig na likido ay nabuo:

½ O ₂ + ½ H ₂ → H ₂ O _likido ; Δ H ^o = -285.9 kJ / mol

- Ngayon kailangan mong bumuo ng solusyon:

_Solid K + H ₂ O → ½ H ₂ + may _tubig KOH ; Δ H ^o = -2011 kJ / mol

Tandaan na ang pag-sign ng nakapanghinawa ng pagkawasak ng KOH ay na-liktik, na kung saan ay dahil sa Batas ng Hess: kapag ang mga reaksyon ay napagbago sa mga produkto, ang pagbabago ng enthalpy ay hindi nakasalalay sa mga hakbang na sinusundan at kapag ang equation ay kailangang baligtad , tulad ng sa kasong ito, ang pag-sign ng enthalpy ay nag-sign.

Ang balanse ng enerhiya ay ang algebraic na kabuuan ng enthalpies:

-Exercise 2

Ang enthalpy ng solusyon para sa susunod na reaksyon ay natutukoy sa isang pare-pareho ang calorimeter ng presyon at ang palagiang calorimeter ay kilala na 342.5 J / K. Kapag ang 1.423 g ng sodium sulfate Na ₂ SO _{4 ay} natunaw sa 100.34 g ng tubig, ang pagbabago ng temperatura ay 0.037 K. Kalkulahin ang karaniwang enthalpy ng solusyon para sa Na ₂ KAYA ₄ mula sa mga datos na ito.

Solusyon

Ang karaniwang enthalpy ng solusyon ay nalulutas mula sa equation na ibinigay sa itaas:

Para sa sodium sulfate: M _s = 142.04 g / mol; m _s = 1.423 g

At para sa tubig: m _tubig = 100.34 g; M _tubig = 18.02 g / mol; C _{tubig; m} = 75.291 J / K mol

Δ T = 0.037 K

C _calorimeter = 342.5 J / K

Mga Sanggunian

1. Cengel, Y. 2012. Thermodynamics. Ika-7 Ed. Mc.Graw Hill. 782 - 790
2. Engel, T. 2007. Panimula sa Physicochemistry: Thermodynamics. Edukasyon sa Pearson. 63-78.
3. Giancoli, D. 2006. Pisika: Mga Prinsipyo na may Aplikasyon. Ika-6 .. Ed Prentice Hall. 384-391.
4. Maron, S. 2002. Mga Batayan ng Physicochemistry. Limusa. 152-155.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Physics para sa Science at Engineering. Dami 1. ika-7. Ed Cengage Learning. 553-567.