- המושג הקודם להבנת חום התגובה: הבדלים בין ΔH ל- ºHº
- חום היווצרות
- חישוב האנטלפיה של התגובה
- 1- חישוב ניסיוני
- 2- חישוב תיאורטי
- הפניות
החום של תגובה או אנתלפיה של התגובה (ΔH) הוא השינוי אנתלפיה של תגובה כימית המתרחשת בלחץ קבוע. זוהי יחידת מדידה תרמודינמית מועילה לחישוב כמות האנרגיה לשומה שמשתחררת או מופקת בתגובה.
מכיוון שהאנטלפיה נגזרת מלחץ, נפח ואנרגיה פנימית, שכולן פונקציות מצב, האנטלפיה היא גם פונקציית מצב.
ΔH, או ששינוי האנטלפיה התגלה כיחידת מדידה שנועדה לחשב את שינוי האנרגיה של מערכת כאשר היה קשה מדי למצוא את ה- UU, או לשנות את האנרגיה הפנימית של מערכת, בו זמנית למדוד את כמות החום והעבודה. התחלפו.
בהינתן לחץ קבוע, שינוי האנטלפיה שווה לחום וניתן למדוד אותו כ- H = q.
לאחר מכן הסימון notHº או ΔHº r מתעורר כדי להסביר את הטמפרטורה והלחץ המדויקים של חום התגובה ΔH.
האנטלפיה של התגובה הסטנדרטית מסומלת על ידי ΔHº או ΔHºrxn ויכולה להניח ערכים חיוביים ושליליים כאחד. היחידות עבור ΔHº הן קילו ג'ול למול, או kj / mol.
המושג הקודם להבנת חום התגובה: הבדלים בין ΔH ל- ºHº
Δ = מייצג את השינוי באנטלפיה (אנטלפיה של מוצרים מינוס האנטלפיה של המגיבים).
ערך חיובי מציין שלמוצרים יש אנטלפיה גבוהה יותר, או שמדובר בתגובה אנדותרמית (יש צורך בחום).
ערך שלילי מציין שלמגיבים יש אנטלפיה גבוהה יותר, או שמדובר בתגובה אקסותרמית (נוצר חום).
º = פירושו שהתגובה היא שינוי אנטלפיה סטנדרטי, והיא מתרחשת בלחץ / טמפרטורה מוגדרים מראש.
r = מציין כי שינוי זה הוא האנטלפיה של התגובה.
המצב הרגיל: המצב הסטנדרטי של מוצק או נוזל הוא החומר הטהור בלחץ של 1 בר או מהי אותה אטמוספרה 1 (105 Pa) וטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, או מה זהה 298 K .
ΔHº r הוא החום הרגיל של התגובה או האנטלפיה הסטנדרטית של תגובה, וכמו ΔH הוא גם מודד את האנטלפיה של התגובה. עם זאת, ΔHºrxn מתרחש בתנאים "סטנדרטיים", מה שאומר שהתגובה מתרחשת בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס ו -1 אטמוספירה.
היתרון של מדידת ΔH בתנאים סטנדרטיים טמון ביכולת לקשר ערך ΔHº אחד למשנהו, מכיוון שהם מתרחשים באותם תנאים.
חום היווצרות
חום היצירה הסטנדרטי, ΔH f º, של חומר כימי הוא כמות החום שנספגת או משתחררת מהיווצרות של שומה של אותו כימיקל ב 25 מעלות צלזיוס ו 1 בר של יסודותיו במצבים הסטנדרטיים שלהם.
אלמנט נמצא במצבו הסטנדרטי אם הוא במצבו הכי יציב ומצבו הפיזי (מוצק, נוזל או גז) בחום של 25 מעלות צלזיוס ובר.
לדוגמא, החום היווצרי הרגיל של פחמן דו חמצני כולל חמצן ופחמן כתגובות.
חמצן יציב יותר כמו מולקולות גז 2 , ואילו הפחמן יציב יותר כמו גרפיט מוצק. (גרפיט יציב יותר מיהלום בתנאים סטנדרטיים).
כדי לבטא את ההגדרה דרך אחרת, חום היצירה הסטנדרטי הוא סוג מיוחד של חום תגובה רגיל.
התגובה היא היווצרות של 1 שומה של כימיקל מהיסודות שלה במצבים הסטנדרטיים שלהם בתנאים סטנדרטיים.
חום ההיווצרות הרגיל נקרא גם האנטלפיה הסטנדרטית של היווצרות (אם כי זהו למעשה שינוי באנטלפיה).
בהגדרה, היווצרות של אלמנט בפני עצמה לא תביא לשינוי באנטלפיה, כך שחום התגובה הסטנדרטי לכל האלמנטים הוא אפס (Cai, 2014).
חישוב האנטלפיה של התגובה
1- חישוב ניסיוני
ניתן למדוד את האנדלפיה בניסוי באמצעות קלורימטר. קלורימטר הוא מכשיר בו מגיבים דגימה דרך כבלי חשמל המספקים את אנרגיית ההפעלה. הדגימה נמצאת במיכל מוקף מים אשר מוקפץ ללא הרף.
על ידי מדידה עם שינוי הטמפרטורה שמתרחשת כאשר המדגם מגיב, וידיעת החום הספציפי של המים והמסה שלהם, החום שמשתחרר או נספג על ידי התגובה מחושב באמצעות המשוואה q = Cesp xmx ΔT.
במשוואה זו q הוא חום, Cesp הוא החום הספציפי במקרה זה של מים השווים ל 1 קלוריה לגרם, m הוא מסת המים ו ΔT הוא שינוי הטמפרטורה.
הקלורימטר הוא מערכת מבודדת שיש לה לחץ קבוע, ולכן ΔH r = q
2- חישוב תיאורטי
שינוי האנטלפיה אינו תלוי במסלול הספציפי של תגובה, אלא רק ברמת האנרגיה העולמית של המוצרים והמגיבים. האנתלפיה היא פונקציה של מדינה, וככזו היא תוסף.
כדי לחשב את האנטלפיה הסטנדרטית של תגובה, נוכל להוסיף את האנטלפיות הסטנדרטיות של היווצרות המגיבים ולהחסיר אותה מסכום האנטלופות הסטנדרטיות להיווצרות המוצרים (Boundless, SF). אם נאמר באופן מתמטי, זה נותן לנו:
.DELTA.H r ° = Σ. DELTA.H f ° (מוצרים) - Σ. DELTA.H f ° (מגיבים).
אנלפליות של תגובות מחושבות בדרך כלל מתוך אנטלופות של היווצרות מגיבים בתנאים רגילים (לחץ של 1 בר וטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס).
כדי להסביר עיקרון זה של התרמודינמיקה, נחשב את האנטלפיה של התגובה לשריפה של מתאן (CH 4 ) על פי הנוסחה:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
כדי לחשב את האנטלפיה הסטנדרטית של התגובה, עלינו למצוא את האנטלופות הסטנדרטיות של היווצרות עבור כל אחד מהגיבים והמוצרים המעורבים בתגובה.
אלה נמצאים בדרך כלל בנספח או בטבלאות מקוונות שונות. לתגובה זו, הנתונים הדרושים לנו הם:
H f ° CH 4 (g) = -75 kjoul / mol.
H f º O 2 (g) = 0 kjoul / mol.
H f ° CO 2 (g) = -394 kjoul / mol.
H f º H 2 O (g) = -284 kjoul / mol.
שים לב כי מכיוון שהוא במצב הסטנדרטי, האנטלפיה הסטנדרטית להיווצרות גז חמצן היא 0 kJ / mol.
להלן, אנו מסכמים את האנטלופות הרגילות שלנו להיווצרות. שים לב כי מכיוון שהיחידות הן ב kJ / mol, עלינו להכפיל את המקדמים הסטויו-מטריים במשוואת התגובה המאוזנת (Leaf Group Ltd, SF).
DELTA.H Σ f ° (מוצרים) .DELTA.H = f º CO 2 +2 .DELTA.H f º H 2 O
Σ ΔH f º (מוצרים) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol
DELTA.H Σ f ° (מגיבים) .DELTA.H = f º CH 4 + AH f º O 2
Σ ΔH f º (מגיבים) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol
כעת, אנו יכולים למצוא את האנטלפיה הסטנדרטית של התגובה:
ΔH r ° = Σ ΔH f º (מוצרים) - Σ ΔH f º (מגיבים) = (- 962) - (- 75) =
ΔH r ° = - 887kJ / mol.
הפניות
- אן מארי הלמנסטין. (2014, 11 ביוני). האנתלפיה של הגדרת התגובה. התאושש מהמחשבה: thoughtco.com.
- (SF). אנתרלפיה רגילה של התגובה. התאושש ללא גבולות: boundless.com.
- Cai, E. (2014, 11 במרץ). חום יצירה סטנדרטי. התאושש מכימיקלים סטטיסטיים: chemicalstatistician.wordpress.com.
- קלארק, ג '(2013, מאי). הגדרות אנטלפיה שונות משתנות. התאושש מ- chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
- ג'ונתן נגוין, GL (2017, 9 בפברואר). אנתרלפיה סטנדרטית של היווצרות. התאושש מ- chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
- קבוצת ליף בע"מ (SF). כיצד לחשב את אנטלפיות של התגובה. התאושש מ sciencing: sciencing.com.
- רחל מרטין, EY (2014, 7 במאי). חום התגובה. התאושש מ- chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.