REACTION ENTHALPY: KAHULUGAN, THERMOCHEMISTRY, EHERSISYO - PISIKAL - 2025

Ang enthalpy ng reaksyon ay isang function na thermodynamic na nagbibigay-daan sa pagkalkula ng init na nakuha o naihatid sa isang reaksyon ng kemikal, sa kondisyon na ang reaksyong ito ay naganap nang palagiang presyon. Ito ay tinukoy bilang panloob na enerhiya U kasama ang produkto ng presyon P sa dami V ng mga sangkap na nakikibahagi sa isang reaksyon ng kemikal, tulad ng sumusunod: H = U + P ∙ V

Samakatuwid ang enthalpy ay may sukat ng enerhiya, at sa International System ng mga sukat na ito ay sinusukat sa Joules. Upang maunawaan ang kaugnayan ng enthalpy na may init na ipinapalit sa isang reaksyon ng kemikal, kinakailangang tandaan ang unang batas ng thermodynamics, na nagsasaad ng sumusunod: Q = ΔU + W

Larawan 1. Sa pagkasunog ng isang gas ay bumababa ang enthalpy. Pinagmulan: pixabay

Ang unang batas ay nagtatatag na ang init ay nagpalitan sa isang thermodynamic na proseso ay katumbas ng pagkakaiba-iba ng panloob na enerhiya ng mga sangkap na kasangkot sa proseso kasama ang gawa na ginagawa ng mga sangkap na ito sa proseso.

Sa anumang proseso, ang gawain W ay kinakalkula sa pamamagitan ng sumusunod na relasyon:

Sa expression sa itaas ang Vi ang paunang dami, Vf ang pangwakas na dami at P ang presyon. Kung ang proseso ay isinasagawa sa pare-pareho ang presyon P, kung gayon ang magiging resulta na gawain ay:

Kung saan ang ΔV ang pagbabago sa dami.

Kahulugan

Ang mga reaksiyong kemikal ay mga proseso ng thermodynamic na sa pangkalahatan ay nangyayari sa palaging presyon at madalas sa presyon ng atmospera. Ang ganitong uri ng thermodynamic process ay tinatawag na "isobaric", dahil nangyayari ito sa pare-pareho ang presyon.

Sa kasong ito ang unang batas ng thermodynamics ay maaaring isulat tulad nito:

Qp = ΔU + P ∙ ΔV

Kung saan ipinapahiwatig ng Qp na ang init ay ipinagpapalit sa palaging presyon. Kung ang kahulugan ng enthalpy H = U + P ∙ V ay ipinakilala sa nakaraang expression, pagkatapos ay makuha natin:

Qp = ΔH

Samakatuwid, ang isang positibong pagbabago sa enthalpy ay nagpapahiwatig ng isang reaksyon na kumuha ng init mula sa kapaligiran. Ito ay isang endothermic reaksyon.

Sa kabaligtaran, kung ang pagbabago ng enthalpy ay negatibo pagkatapos ito ay isang exothermic reaksyon.

Sa katunayan, ang salitang enthalpy ay nagmula sa salitang Greek na enthalpien, na nangangahulugang "mag-init."

Ang Enthalpy ay madalas ding tinatawag na init. Ngunit dapat itong malinaw na hindi ito katulad ng init, ngunit ito ay ang palitan ng init sa panahon ng proseso ng thermodynamic na nagbabago sa enthalpy.

Pakikipag-ugnay sa init

Hindi tulad ng init, ang enthalpy ay isang function ng estado. Kapag kinakalkula mo ang pagbabago ng enthalpy, kinakalkula mo ang pagkakaiba ng dalawang pag-andar na umaasa lamang sa estado ng system, tulad ng panloob na enerhiya at lakas ng tunog.

ΔH = ΔU + P ∙ ΔV

Dahil ang presyon ay nananatiling pare-pareho sa reaksyon, kung gayon ang enthalpy ng reaksyon ay isang function ng estado na nakasalalay lamang sa panloob na enerhiya at lakas ng tunog.

Sa isang reaksyong kemikal, ang enthalpy ng mga reaksyon ay maaaring tukuyin bilang kabuuan ng bawat isa sa kanila; at iyon ng mga produkto bilang kabuuan ng enthalpy ng lahat ng mga produkto.

Ang pagbabago ng enthalpy sa isang reaksyon ay ang pagkakaiba-iba ng mga produkto na minus na ng mga reaksyon:

Larawan 2. diagram ng Enthalpy. Pinagmulan: ginawa ng sarili.

Sa isang endothermic reaksyon ang enthalpy ng mga produkto ay mas malaki kaysa sa mga reaksyon; iyon ay, ang reaksyon ay tumatagal ng init mula sa kapaligiran. Sa kabaligtaran, sa isang exothermic reaksyon ang enthalpy ng mga reaksyon ay mas malaki kaysa sa mga produkto, dahil ang reaksyon ay nagbibigay ng init sa kapaligiran.

Pamantayang enthalpy

Dahil ang pagbabago ng enthalpy sa isang reaksyon ng kemikal ay maaaring depende sa presyon at temperatura, kaugalian na tukuyin ang mga karaniwang kondisyon ng reaksyon:

Pamantayang temperatura ng reaksyon: 25 ° C

Pamantayang presyon ng reaksyon: 1 atm = 1 bar.

Ang karaniwang enthalpy ay ipinapahiwatig tulad nito: H °

Thermochemistry

Sa isang thermochemical equation, hindi lamang ang mga reaksyon at mga bagay na mahalaga, mahalaga rin ang pagbabago ng enthalpy Ang Enthalpy ay nauunawaan bilang reaksyon sa pagbabagong naganap sa panahon nito.

Bilang halimbawa, tingnan natin ang mga sumusunod na reaksyon:

2 H2 (gas) + O2 (gas) → 2 H2O (likido); °H ° = -571.6 kJ (exothermic).

H2 (gas) + (½) O2 (gas) → H2O (likido); °H ° = -285.8 kJ (exothermic).

2 H2O (likido) → 2 H2 (gas) + O2 (gas); °H ° = +571.6 kJ (endothermic).

Ang Enthalpy ay isang malawak na thermodynamic na dami

Kung ang mga tuntunin ng isang equation ng kemikal ay pinarami o nahahati sa isang tiyak na kadahilanan, kung gayon ang enthalpy ay pinarami o nahahati sa pareho.

Kung ang reaksyon ay baligtad, pagkatapos ang pag-sign ng reaksyon enthalpy ay baligtad din.

Malutas na ehersisyo

-Ehersisyo 1

Ang acetylene gas C2H2 ay nakuha mula sa reaksyon ng calcium carbide CaC2 na nanggagaling sa butil na form na may tubig sa ambient temperatura at presyon.

Bilang data mayroon kaming mga enthalpies ng pagbuo ng mga reaksyon:

ΔH ° (CaC2) = -59.0 kJ / mol

ΔH ° (H20) = -285.8 kJ / mol

At ang enthalpy ng pagbuo ng mga produkto:

ΔH ° (C2H2) = +227.0 kJ / mol

ΔH ° (Ca (OH) 2) = -986.0 kJ / mol

Hanapin ang karaniwang entropy ng reaksyon.

Solusyon

Ang unang bagay ay upang itaas ang balanseng equation ng kemikal:

CaC2 (s) + 2H20 (l) → Ca (OH) 2 (s) + C2H2 (g)

At ngayon ang mga enthalpies ng mga reaksyon, mga produkto at ng reaksyon:

- Reagents: -59.0 kJ / mol -2 ∙ 285.8 kJ / mol = -630.6 kJ / mol

- Mga Produkto: -986.0 kJ / mol + 227.0 kJ / mol = -759 kJ / mol

- Reaksyon: ΔH ° = -759 kJ / mol - (-630 kJ / mol) = -129 kJ / mol

Ito ay isang eksotermikong reaksyon.

-Exercise 2

Kapag ang 1 litro ng acetylene ay sinusunog sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon, gaano karaming init ang pinakawalan?

Solusyon

Kapag balanseng, ang pagkasunog ng reaksyon ng acetylene ay ganito ang hitsura:

C2H2 (g) + (5/2) O2 (g) → 2 CO2 (g) + H20 (l)

Kailangan namin ang enthalpies ng pagbuo ng mga produkto:

ΔH ° (CO2) = -393.5 kJ / mol

ΔH ° (H2O (l)) = -285.8 kJ / mol

Pagkalkula ng mga enthalpies

Sa mga data na ito maaari nating kalkulahin ang enthalpy ng mga produkto:

ΔH ° (mga produkto) = 2 * (- 393.5 kJ / mol) + (-285.8 kJ / mol) = -1072.8 kJ / mol

At ang enthalpy ng pagbuo ng mga reaksyon:

ΔH ° (C2H2) = 227.0 kJ / mol

ΔH ° (O2) = 0.0 kJ / mol

Ang enthalpy ng mga reaksyon ay:

227.0 kJ / mol + (5/2) * 0.0 = 227.0 kJ / mol

Ang molar reaksyon enthalpy ay pagkatapos ay: ΔH ° (mga produkto) - ΔH ° (reaksyon) = -1072.8kJ / mol - 227.0 kJ / mol = -1299.8 kJ / mol

Masalimuot ng pagkasunog

Ngayon kailangan nating malaman kung gaano karaming mga moles ng acetylene ang isang litro ng acetylene sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon. Para sa mga ito gagamitin namin ang equation ng estado ng isang perpektong gas, kung saan malulutas namin para sa bilang ng mga mol.

Bilang ng mga moles n = P * V / (R * T)

P = 1 atm = 1.013 x 10⁵ 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

Ang enthalpy ng pagkasunog ng 1 litro ng acetylene ay 0.041 mol * (-1299.8 kJ / mol) = -53.13 kJ

Ang negatibong tanda ay nagpapahiwatig na ito ay isang eksotermikong reaksyon na naglalabas ng 53.13 kJ = 12.69 kcal.

Mga Sanggunian

1. Chestnuts E. Enthalpy sa mga reaksyon ng kemikal. Nabawi mula sa: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Thermochemistry. Nakakatawa ng reaksyon. Nabawi mula sa: recursostic.educacion.es
3. Thermochemistry. Kahulugan ng karaniwang reaksyon enthalpy. Nabawi mula sa: quimitube.com
4. Wikipedia. Standard enthalpy ng reaksyon. Nabawi mula sa: wikipedia.com
5. Wikipedia. Formal enthalpy. Nabawi mula sa: wikipedia.com