เอนทาลปีคืออะไร

entalpia เป็นการวัดปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในร่างกาย (ระบบ) ที่มีปริมาตรอยู่ภายใต้ความกดดันและสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมของมัน มันถูกแทนด้วยตัวอักษร H หน่วยทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับมันคือกรกฎาคม (J = kgm2 / s2).

ในทางคณิตศาสตร์มันสามารถแสดงได้ดังนี้

H = U + PV

ที่อยู่:

H = Enthalpy

U = พลังงานภายในของระบบ

P = ความดัน

V = ปริมาณ

หากทั้ง U และ P และ V เป็นฟังก์ชั่นของรัฐ H ก็จะเหมือนกัน นี่เป็นเพราะในช่วงเวลาที่กำหนดเงื่อนไขสุดท้ายและเริ่มต้นของตัวแปรที่จะได้รับการศึกษาในระบบสามารถได้รับ.

ดัชนี

• 1 เอนทาลปีของการฝึกอบรมคืออะไร?
  • 1.1 ตัวอย่าง
  • 1.2 ปฏิกิริยาคายความร้อนและความร้อน
• 2 แบบฝึกหัดในการคำนวณเอนทาลปี
  • 2.1 การออกกำลังกาย 1
  • 2.2 การออกกำลังกาย 2
  • 2.3 การออกกำลังกาย 3
• 3 อ้างอิง

อะไรคือเอนทัลปีของการฝึกฝน?

มันคือความร้อนที่ถูกดูดซับหรือถูกปล่อยออกมาโดยระบบเมื่อ 1 โมลของผลิตภัณฑ์ของสารถูกผลิตขึ้นจากองค์ประกอบในสถานะปกติของการรวมตัว; ของแข็งของเหลวก๊าซการสลายตัวหรืออยู่ในสถานะ allotropic ที่มีเสถียรภาพมากขึ้น.

สถานะ allotropic ที่เสถียรที่สุดของคาร์บอนคือกราไฟต์นอกเหนือจากสภาวะความดันปกติ 1 บรรยากาศและอุณหภูมิ 25 ° C.

มันแสดงว่าΔH° f ด้วยวิธีนี้:

ΔH° f = final H - Initial H

Δ: ตัวอักษรกรีกที่เป็นสัญลักษณ์ของการเปลี่ยนแปลงหรือการเปลี่ยนแปลงในพลังงานของรอบชิงชนะเลิศและสถานะเริ่มต้น ตัวห้อย f หมายถึงการก่อตัวของสารประกอบและเงื่อนไขตัวยกหรือมาตรฐาน.

ตัวอย่าง

พิจารณาปฏิกิริยาการก่อตัวของน้ำของเหลว

H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) ΔH° f = -285.84 kJ / mol

น้ำยา: ไฮโดรเจนและออกซิเจนสถานะทางธรรมชาติของมันเป็นก๊าซ.

สินค้า: 1 โมลของน้ำของเหลว.

มันควรจะสังเกตว่า enthalpies ของการพัฒนาตามคำจำกัดความเป็น 1 mol ของสารประกอบที่ผลิตดังนั้นปฏิกิริยาจะต้องปรับถ้าเป็นไปได้ด้วยค่าสัมประสิทธิ์เศษส่วนตามที่เห็นในตัวอย่างก่อนหน้า.

ปฏิกิริยาคายความร้อนและความร้อน

ในกระบวนการทางเคมีเอนทาลปีของการก่อตัวอาจเป็นบวกΔHof> 0 ถ้าปฏิกิริยาเป็น endothermic ซึ่งหมายความว่ามันดูดซับความร้อนจากตัวกลางหรือลบΔHof<0 si la reacción es exotérmica con emisión de calor desde el sistema.

ปฏิกิริยาคายความร้อน

รีเอเจนต์มีพลังงานมากกว่าผลิตภัณฑ์.

ΔH° f <0

ปฏิกิริยาดูดความร้อน

รีเอเจนต์มีพลังงานต่ำกว่าผลิตภัณฑ์.

ΔH° f> 0

ในการเขียนสมการทางเคมีอย่างถูกต้องจะต้องมีความสมดุลของโมลาร์ เพื่อให้สอดคล้องกับ "กฎแห่งการอนุรักษ์สสาร" จะต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับสถานะทางกายภาพของรีเอเจนต์และผลิตภัณฑ์ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนามของการรวมตัว.

มันจะต้องเป็นพาหะในใจว่าสารบริสุทธิ์มีเอนทัลปีของการก่อตัวจากศูนย์ถึงเงื่อนไขมาตรฐานและในรูปแบบที่มั่นคงที่สุดของพวกเขา.

ในระบบเคมีที่มีสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เรามีว่าเอนทาลปีของปฏิกิริยาเท่ากับเอนทาลปีของการก่อตัวภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน.

ΔH° rxn = ΔH° f

คำนึงถึงข้างต้นเราต้อง:

ΔH° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

ได้รับการตอบสนองที่ไม่ถูกต้อง

aA + bB cC

โดยที่ a, b, c คือสัมประสิทธิ์ของสมการทางเคมีที่สมดุล.

นิพจน์สำหรับเอนทาลปีของปฏิกิริยาคือ:

ΔH° rxn = c ΔH° f (a ΔH° f A + b ΔH° f B)

สมมติว่า: a = 2 mol, b = 1 mol และ c = 2 mol.

ΔH° f (A) = 300 KJ / mol, ΔH° f (B) = -100 KJ / mol, ΔH° f (C) = -30 KJ คำนวณΔH° rxn

ΔH° rxn = 2mol (-30KJ / mol) - (2mol (300KJ / mol + 1mol (-100KJ / mol) = -60KJ - (600KJ - 100KJ) = -560KJ

ΔH° rxn = -560KJ.

สอดคล้องกับปฏิกิริยาคายความร้อน.

ค่าเอนทัลปีสำหรับการก่อตัวของสารประกอบอนินทรีย์และสารอินทรีย์บางชนิดที่ความดัน 25 ° C และ 1 atm

แบบฝึกหัดในการคำนวณเอนทาลปี

แบบฝึกหัดที่ 1

ค้นหาเอนทาลปีของปฏิกิริยาที่ NO2 (g) ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

การใช้สมการสำหรับเอนทาลปีของปฏิกิริยาเรามี:

ΔH° rxn = Σnproductos Hivectivos Σnreactivos Hreactivos

ΔH° rxn = 2mol (ΔH° f NO2) - (2mol ΔH° f NO + 1mol ΔH° f O2)

ในตารางในส่วนก่อนหน้าเราจะเห็นได้ว่าเอนทาลปีของการก่อตัวของออกซิเจนคือ 0 KJ / mol เพราะออกซิเจนเป็นสารประกอบบริสุทธิ์.

ΔH° rxn = 2mol (33.18KJ / mol) - (2mol 90.25 KJ / mol + 1mol 0)

ΔH° rxn = -114.14 KJ

อีกวิธีหนึ่งในการคำนวณเอนทาลปีของปฏิกิริยาในระบบเคมีคือผ่านกฎหมาย HESS ซึ่งเสนอโดยนักเคมีชาวสวิสชาวเยอรมัน Germain Henri Hess ในปี 1840.

กฎหมายกล่าวว่า: "พลังงานที่ถูกดูดซับหรือปล่อยออกมาในกระบวนการทางเคมีที่สารตั้งต้นกลายเป็นผลิตภัณฑ์จะเหมือนกันถ้ามันถูกนำไปใช้ในขั้นตอนเดียวหรือหลายครั้ง".

แบบฝึกหัดที่ 2

การเติมไฮโดรเจนกับอะเซทิลีนเพื่อสร้างอีเทนสามารถทำได้ในขั้นตอนเดียว:

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH° f = - 311.42 KJ / mol

หรืออาจเกิดขึ้นในสองขั้นตอน:

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

โดยการเพิ่มสมการทั้งสองพีชคณิตเรามี:

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

แบบฝึกหัด 3

(นำมาจาก quimitube.com แบบฝึกหัด 26. กฎหมายอุณหพลศาสตร์ Hess's)

คำนวณเอนทาลปีออกซิเดชันของเอทานอลเพื่อให้เป็นกรดอะซิติกและผลิตภัณฑ์น้ำรู้ว่าในการเผาไหม้ 10 กรัมของเอทานอล 300 KJ ของพลังงานจะถูกปล่อยออกมาและในการเผาไหม้ของกรดอะซิติก 140 กรัม.

อย่างที่คุณเห็นในคำแถลงปัญหามีเพียงข้อมูลตัวเลขปรากฏ แต่ปฏิกิริยาทางเคมีไม่ปรากฏดังนั้นจึงจำเป็นต้องเขียนมัน.

CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H2O (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol.

ค่าของเอนทาลปีเชิงลบถูกเขียนขึ้นเนื่องจากปัญหาบอกว่ามีการปล่อยพลังงาน คุณต้องพิจารณาว่าเป็นเอทานอล 10 กรัมดังนั้นคุณต้องคำนวณพลังงานสำหรับแต่ละโมลของเอทานอล สำหรับสิ่งนี้จะทำสิ่งต่อไปนี้:

น้ำหนักโมลาร์ของเอทานอล (ผลรวมของน้ำหนักอะตอม) มีค่าเท่ากับ 46 g / mol.

ΔH1 = -300 KJ (46 กรัม) เอทานอล = - 1380 KJ / mol

10 กรัมเอทานอล 1mol เอทานอล

เช่นเดียวกับกรดอะซิติก:

CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH2 = -840 KJ / mol

ΔH2 = -140 KJ (กรดอะซิติก 60 กรัม) = - 840 KJ / mol

กรดอะซิติก 10 กรัมกรดอะซิติก 1 โมล.

ในปฏิกิริยาข้างต้นอธิบายถึงการเผาไหม้ของเอทานอลและกรดอะซิติกดังนั้นจึงจำเป็นต้องเขียนสูตรปัญหาซึ่งก็คือการเกิดออกซิเดชันของเอทานอลกับกรดอะซิติกด้วยการผลิตน้ำ.

นี่คือปฏิกิริยาที่ปัญหาถาม มันสมดุลแล้ว.

CH3CH2OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l) ΔH3 = ?

การใช้กฎหมายของเฮสส์

ในการทำเช่นนี้เราคูณสมการทางอุณหพลศาสตร์โดยสัมประสิทธิ์เชิงตัวเลขเพื่อทำให้พวกเขาเกี่ยวกับพีชคณิตและจัดระเบียบสมการแต่ละอันอย่างถูกต้อง สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อรีเอเจนต์หนึ่งหรือหลายตัวไม่อยู่ในด้านที่สอดคล้องกันในสมการ.

สมการแรกยังคงเหมือนเดิมเพราะเอธานอลอยู่ด้านข้างของสารตั้งต้นตามที่ระบุโดยสมการปัญหา.

สมการที่สองจำเป็นต้องคูณด้วยสัมประสิทธิ์ -1 ในลักษณะที่ว่ากรดอะซิติกที่มีปฏิกิริยาสามารถกลายเป็นผลิตภัณฑ์ได้

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 -2O2 - CH3COOH 2CO2 + 3H2O -2CO2

-2H2O

พวกเขาจะถูกเพิ่มพีชคณิตและนี่คือผลลัพธ์: สมการที่ร้องขอในปัญหา.

CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l)

กำหนดเอนทาลปีของปฏิกิริยา.

ในทำนองเดียวกับที่แต่ละปฏิกิริยาคูณด้วยสัมประสิทธิ์เชิงตัวเลขค่าของเอนทาลปีก็จะต้องคูณด้วย

ΔH3 = 1x ΔH1-1xΔH2 = 1x (-1380) -1x (-840)

ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / mol

ΔH3 = - 540 KJ / mol.

ในการออกกำลังกายก่อนหน้านี้เอทานอลมีสองปฏิกิริยาปฏิกิริยาสันดาป.

ในปฏิกิริยาการเผาไหม้ทุกครั้งจะมีการก่อตัวของ CO2 และ H2O ในขณะที่ออกซิเดชันของแอลกอฮอล์หลักเช่นเอทานอลจะมีการก่อตัวของกรดอะซิติก

การอ้างอิง

1. Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011) เคมีทั่วไป สื่อการสอน ลิมา: Pontificia Universidad Católica del Perú.
2. เคมี Libretexts อุณหเคมี นำมาจาก hem.libretexts.org.
3. Levine, I. ฟิสิกส์เคมี vol.2.