AKÁ JE ENTALPIA FORMÁCIE? (S CVIČENÍM) - FYZICKÝ - 2026

Entalpia formácie je entalpia zmena utrpela pri tvorbe jedného mólu zlúčeniny alebo látky, za štandardných podmienok. Pod štandardným tlakovým stavom sa rozumie, keď sa formačná reakcia uskutočňuje pri atmosférickom tlaku jednej atmosféry a pri teplote miestnosti 25 stupňov Celzia alebo 298,15 Kelvinov.

Normálny stav reaktívnych prvkov vo formačnej reakcii sa týka najbežnejšieho stavu agregácie (tuhých, kvapalných alebo plynných) týchto látok za štandardných podmienok tlaku a teploty.

Pri reakcii tvorby zlúčeniny sa teplo vymieňa s okolím. Zdroj: pixabay

Normálny stav sa tiež vzťahuje na najstabilnejšiu alotrópnu formu týchto reaktívnych prvkov za štandardných reakčných podmienok.

Entalpia H je termodynamická funkcia, ktorá je definovaná ako vnútorná energia U plus súčin tlaku P a objemu V látok, ktoré sa zúčastňujú chemickej reakcie pri vzniku móla látky:

H = U + P + V

Entalpia má rozmery energie a v medzinárodnom systéme merania sa meria v Jouloch.

Štandardná entalpia

Symbol pre entalpiu je H, ale v špecifickom prípade entalpie tvorby je označený ako Hff, čo znamená, že sa týka zmeny, ku ktorej došlo touto termodynamickou funkciou pri reakcii tvorby molu určitej zlúčeniny za štandardných podmienok.

V notácii horný index 0 označuje štandardné podmienky a dolný index f označuje tvorbu jedného molu látky, vychádzajúc z reaktantov v stave agregácie a najstabilnejšej alotropickej formy reaktantov za štandardných podmienok.

Vznikajúce teplo

Prvý zákon stanovuje, že teplo vymieňané termodynamickým procesom je rovnaké ako zmena vnútornej energie látok zahrnutých do procesu plus práca vykonaná týmito látkami v procese:

Q = ΔU + W

V tomto prípade sa reakcia uskutočňuje pri konštantnom tlaku, konkrétne pri tlaku jednej atmosféry, takže práca bude výsledkom tlaku a zmeny objemu.

Potom teplo tvoriace určitú zlúčeninu, ktorú označíme Q0f, súvisí so zmenou vnútornej energie a objemu nasledujúcim spôsobom:

Q0f = ΔU + P ΔV

Pamätáme si však na definíciu štandardnej entalpie:

Q0f = AH0f

Rozdiel medzi entalpiou a tvorivým teplom

Tento výraz neznamená, že teplo tvorenia a entalpia tvorby sú rovnaké. Správna interpretácia je taká, že teplo vymieňané počas formovacej reakcie spôsobilo zmenu entropie látky tvorenej relatívne k reaktantom za štandardných podmienok.

Na druhej strane, pretože entalpia je rozsiahla termodynamická funkcia, tvoriace sa teplo sa vždy vzťahuje na jeden mól vytvorenej zlúčeniny.

Pokiaľ je formačná reakcia exotermická, potom je entalpia tvorby negatívna.

Naopak, ak je formačná reakcia endotermická, potom je entalpia tvorby pozitívna.

Termochemické rovnice

V termochemickej rovnici tvorby sa musia uviesť nielen reaktanty a produkty. V prvom rade je potrebné, aby chemická rovnica bola vyvážená takým spôsobom, aby množstvo vytvorenej zlúčeniny bolo vždy 1 mol.

Na druhej strane sa v chemickej rovnici musí uviesť stav agregácie reaktantov a produktov. Ak je to potrebné, musí sa uviesť aj jeho alotropická forma, pretože formovacie teplo závisí od všetkých týchto faktorov.

V termochemickej rovnici formácie sa musí uviesť aj entalpia formácie.

Pozrime sa na niektoré príklady dobre položených termochemických rovníc:

H2 (g) + O2 02 (g) → H20 (g); H0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + O2 02 (g) → H20 (1); H0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + O2 02 (g) → H2O (s); AHof = -292,6 kJ / mol

Dôležité úvahy

- Všetky sú vyvážené na základe tvorby 1 mólu produktu.

- Je uvedený stav agregácie reagencií a produktu.

- Je uvedená entalpia formácie.

Všimnite si, že entalpia tvorby závisí od stavu agregácie produktu. Z troch reakcií je najstabilnejšia za štandardných podmienok druhá.

Pretože pri chemickej reakcii a najmä pri formačnej reakcii je dôležitá zmena entropie a nie entropia samotná, je dohodnuté, že čisté prvky v ich molekulárnej forme a stav prirodzenej agregácie za štandardných podmienok majú formačnú entropiu. nulový.

Tu je niekoľko príkladov:

O2 (g); H0f = 0 kJ / mol

C12 (g); H0f = 0 kJ / mol

Na (s); H0f = 0 kJ / mol

C (grafit); H0f = 0 kJ / mol

Riešené cvičenia

- Cvičenie 1

S vedomím, že na tvorbu eténu (C2H4) je potrebné prispievať 52 kJ tepla na každý mol a že jeho reaktanty sú vodík a grafit, napíšte termochemickú rovnicu na tvorbu eténu.

Riešenie

Najprv zvýšime chemickú rovnicu a vyvážime ju na základe jedného mólu eténu.

Potom vezmeme do úvahy, že je potrebné poskytnúť teplo na uskutočnenie formačnej reakcie, čo naznačuje, že ide o endotermickú reakciu, a preto je entropia formácie pozitívna.

2 ° C (tuhý grafit) + 2 H2 (plyn) → C2H4 (plyn); H0f = +52 kJ / mol

- Cvičenie 2

Za štandardných podmienok sa vodík a kyslík zmiešajú v 5-litrovej nádobe. Kyslík a vodík reagujú úplne bez akýchkoľvek reaktantov za vzniku peroxidu vodíka. Pri reakcii sa do prostredia uvoľnilo 38,35 kJ tepla.

Uveďte chemickú a termochemickú rovnicu. Vypočítajte entropiu tvorby peroxidu vodíka.

Riešenie

Reakcia tvorby peroxidu vodíka je:

H2 (plyn) + O2 (plyn) → H2O2 (kvapalina)

Všimnite si, že rovnica je už vyvážená na základe jedného mólu produktu. To znamená, že na výrobu jedného molu peroxidu vodíka je potrebný jeden mól vodíka a jeden mól kyslíka.

Vyhlásenie o probléme však hovorí, že vodík a kyslík sa zmiešajú v 5-litrovej nádobe za štandardných podmienok, takže vieme, že každý z plynov zaberá 5 litrov.

Použitie štandardných podmienok na získanie termochemickej rovnice

Na druhej strane, pri štandardných podmienkach tlak 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa a teplota 25 ° C = 298,15 K.

Za štandardných podmienok obsadí 1 mól ideálneho plynu 24,47 l, čo je možné overiť z nasledujúceho výpočtu:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10 Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.

Pretože je k dispozícii 5 L, potom je počet mólov každého z plynov daný vzťahom:

5 litrov / 24,47 litrov / mol = 0,204 mol každého z plynov.

Podľa vyváženej chemickej rovnice sa vytvorí 0,204 mol peroxidu vodíka, ktorý uvoľní 38,35 kJ tepla do okolitého prostredia. To znamená, že na vytvorenie jedného mólu peroxidu je potrebných 38,35 kJ / 0,204 mol = 188 kJ / mol.

Pretože sa teplo uvoľňuje do prostredia počas reakcie, potom je entalpia tvorby negatívna. Výsledkom je nasledujúca termochemická rovnica:

H2 (plyn) + O2 (plyn) → H2O2 (kvapalina); H0f = -188 kJ / mol

Referencie

1. Gaštany E. Entalpia v chemických reakciách. Obnovené z: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termochémia. Entalpia reakcie. Získané z: recursostic.educacion.es
3. Termochémia. Definícia štandardnej reakčnej entalpie. Obnovené z: quimitube.com
4. Termochémia. Definícia entalpie formácie a príklady. Obnovené z: quimitube.com
5. Wikipedia. Štandardná entalpia reakcie. Obnovené z: wikipedia.com
6. Wikipedia. Entalpia formácie. Obnovené z: wikipedia.com