מה האנטלפיה של היווצרות? (עם תרגילים) - גוּפָנִי - 2025

אנתלפיה ההיווצרות היא שינוי אנתלפיה סבל ההיווצרות של חפרפרת אחת תרכובת או חומר בתנאים סטנדרטיים. לפי לחץ רגיל מובן כאשר תגובת ההיווצרות מתבצעת בלחץ אטמוספרי של אטמוספרה אחת ובטמפרטורת החדר של 25 מעלות צלזיוס או 298.15 קלווין.

המצב הרגיל של יסודות תגובתי בתגובת היווצרות מתייחס למצב הצבירה הנפוץ ביותר (מוצק, נוזל או גז) של חומרים אלה בתנאים סטנדרטיים של לחץ וטמפרטורה.

בתגובה של היווצרות של תרכובת מוחלף חום עם הסביבה. מקור: pixabay

מצב נורמלי מתייחס גם לצורה האלוטרופית היציבה ביותר של יסודות תגוביים אלה בתנאי תגובה סטנדרטיים.

האנטלפיה H היא פונקציה תרמודינאמית המוגדרת כאנרגיה פנימית U בתוספת תוצר הלחץ P ונפח V של החומרים הנוטלים חלק בתגובה הכימית להיווצרות שומה של חומר:

H = U + P ∙ V

לאנתלפיה ממדי אנרגיה ובמערכת המדידות הבינלאומית היא נמדדת בג'אול.

אנטלפיה סטנדרטית

הסמל לאנטלפיה הוא H, אך במקרה הספציפי של אנטלפיה של היווצרות הוא נקרא על ידי ΔH0f כדי לציין שהוא מתייחס לשינוי שחווה הפונקציה התרמודינמית הזו בתגובה של היווצרות של שומה של תרכובת מסוימת בתנאים סטנדרטיים.

בציון, כתב העל הגדול 0 מציין את התנאים הסטנדרטיים, והתכנית f מציינת היווצרות של שומה אחת של חומר החל מהגיבויים במצב צבירה והצורה האלוטרופית היציבה ביותר של המגיבים בתנאים הסטנדרטיים.

חום היווצרות

החוק הראשון קובע כי החום המוחלף בתהליך תרמודינמי שווה לווריאציה של האנרגיה הפנימית של החומרים המעורבים בתהליך בתוספת לעבודה שנעשתה על ידי חומרים אלה בתהליך:

ש = ΔU + W

במקרה הנוכחי התגובה מתבצעת בלחץ קבוע, במיוחד בלחץ של אטמוספרה אחת, כך שהעבודה תהיה תוצר הלחץ ושינוי הנפח.

אז חום היווצרות של תרכובת מסוימת שאותה נציין על ידי Q0f קשור לשינוי באנרגיה ונפח פנימיים בדרך הבאה:

Q0f = ΔU + P ΔV

אבל לזכור את ההגדרה אנטלפיה סטנדרטית יש לנו כי:

Q0f = ΔH0f

ההבדל בין אנטלפיה לחום היווצרות

ביטוי זה לא אומר שחום היווצרות ואנטלפיה של היווצרות זהים. הפרשנות הנכונה היא שהחום שהוחלף במהלך תגובת ההיווצרות גרם לשינוי באנטרופיה של החומר שנוצר ביחס למגיבים בתנאים סטנדרטיים.

מצד שני, מכיוון שהאנטלפיה היא פונקציה תרמודינמית נרחבת, חום ההיווצרות מתייחס תמיד לשומה אחת של התרכובת שנוצרה.

אם תגובת ההיווצרות היא אקסותרמית, אז האנטלפיה של היווצרות שלילית.

נהפוך הוא, אם תגובת ההיווצרות היא אנדותרמית, אז האנטלפיה של היווצרות היא חיובית.

משוואות תרמו-כימיות

במשוואת היווצרות תרמו-כימית יש לציין לא רק את המגיבים והמוצרים. מלכתחילה יש צורך כי המשוואה הכימית תהיה מאוזנת כך שכמות התרכובת שנוצרה היא תמיד 1 שומה.

מצד שני, יש לציין את מצב צבירתם של המגיבים והמוצרים במשוואה הכימית. במידת הצורך יש לציין גם את הצורה האלוטרופית של אותו, מכיוון שחום היווצרות תלוי בכל הגורמים הללו.

במשוואת היווצרות תרמו-כימית יש לציין גם את האנטלפיה של היווצרות.

בואו נסתכל על כמה דוגמאות למשוואות תרמווכימיות שהוצבו היטב:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); ΔH0f = -241.9 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH0f = -285.8 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (ים); ΔH0f = -292.6 kJ / mol

שיקולים חשובים

- כולם מאוזנים על בסיס היווצרות של 1 שומה של מוצר.

- מצוין מצב צבירת החומרים המגיבים והמוצר.

- מצוין אנטלפיה של היווצרות.

שימו לב כי האנטלפיה של היווצרות תלויה במצב הצבירה של המוצר. מבין שלוש התגובות, היציבה ביותר בתנאים סטנדרטיים היא השנייה.

מכיוון שמה שחשוב בתגובה כימית ובמיוחד בתגובת היווצרות הוא שינוי האנטרופיה ולא האנטרופיה עצמה, מוסכם שליסודות הטהורים בצורתם המולקולרית ובמצב צבירתם הטבעית בתנאים סטנדרטיים יש אנטרופיה של היווצרות. ריק.

הנה כמה דוגמאות:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (ים); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (גרפיט); ΔH0f = 0 kJ / mol

תרגילים שנפתרו

-תרגיל 1

בידיעה שעבור היווצרות אתן (C2H4) יש צורך לתרום 52 קילוגרם של חום לכל שומה וכי המגיבים שלו הם מימן וגרפיט, כתוב את המשוואה התרמוכימית להיווצרות אתן.

פִּתָרוֹן

ראשית אנו מעלים את המשוואה הכימית ומאזנים אותה על בסיס שומה אתנית אחת.

לאחר מכן אנו לוקחים בחשבון שהיא נדרשת לספק חום לתגובת ההיווצרות שתתרחש, מה שמעיד שהיא תגובה אנדותרמית ולכן האנטרופיה של היווצרות היא חיובית.

2 C (גרפיט מוצק) + 2 H2 (גז) → C2H4 (גז); ΔH0f = +52 kJ / mol

- תרגיל 2

בתנאים סטנדרטיים מערבבים מימן וחמצן בכלי של 5 ליטר. חמצן ומימן מגיבים לחלוטין מבלי שאף אחד מהמגיבים יוצרים מי חמצן. בתגובה שוחרר 38.35 ק"ג חום.

ציין את המשוואה הכימית והתרמו-כימית. חשב את האנטרופיה של היווצרות מי חמצן.

פִּתָרוֹן

התגובה להיווצרות מי חמצן היא:

H2 (גז) + O2 (גז) → H2O2 (נוזל)

שימו לב שהמשוואה כבר מאוזנת על בסיס שומה אחת של מוצר. כלומר, לוקח שומה אחת של מימן ושומה חמצן כדי לייצר שומה אחת של מי חמצן.

אולם הצהרת הבעיה מגלה כי מימן וחמצן מעורבבים במיכל של 5 ליטר בתנאים סטנדרטיים, כך שאנו יודעים שכל אחד מהגזים תופס 5 ליטר.

שימוש בתנאים סטנדרטיים להשגת המשוואה התרמוכימית

לעומת זאת, בתנאים סטנדרטיים לחץ של 1 אטמוספירה = 1,013 x 10⁵ פאבה וטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס = 298.15 ק.

בתנאים סטנדרטיים 1 שומן גז אידיאלי יתפוס 24.47 ל ', כפי שניתן לאמת מתוך החישוב הבא:

V = (1 מול * 8.3145 J / (מול * K) * 298.15 K) / 1.03 x 10⁵ פא = 0.02447 מ³ = 24.47 ל.

מכיוון ש- 5 L זמינה, מספר השומות של כל אחד מהגזים ניתן על ידי:

5 ליטר / 24.47 ליטר / שומה = 0.204 שומות מכל אחד מהגזים.

על פי המשוואה הכימית המאוזנת, יווצרו 0,204 שומות של מי חמצן אשר ישחררו 38.35 ק"ג חום לסביבה. כלומר, 38.35 ק"ג / 0.204 שומות = 188 ק"ג / שומה נדרשים ליצירת שומה אחת של חמצן.

כמו כן, מכיוון שחום משתחרר לסביבה במהלך התגובה, אז האנטלפיה של היווצרות שלילית. בסופו של דבר התוצאה היא המשוואה התרמווכימית הבאה:

H2 (גז) + O2 (גז) → H2O2 (נוזל); ΔH0f = -188 kJ / mol

הפניות

1. ערמונים E. אנתלפי בתגובות כימיות. התאושש מ: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. תרמוכימיה. אנתלפיה של תגובה. התאושש מ: recursostic.educacion.es
3. תרמוכימיה. הגדרת אנטלפיה של תגובה רגילה. התאושש מ: quimitube.com
4. תרמוכימיה. הגדרת האנטלפיה של היווצרות ודוגמאות. התאושש מ: quimitube.com
5. ויקיפדיה. אנטלפיה רגילה של תגובה. התאושש מ: wikipedia.com
6. ויקיפדיה. אנטלפיה של גיבוש. התאושש מ: wikipedia.com