entalpia de formare este modificarea pe care o suferă entalpia în formarea unui mol de compus sau substanță în condiții standard. Condiția de presiune standard se înțelege a fi atunci când reacția de formare se efectuează la presiunea atmosferică a unei atmosfere și la o temperatură a camerei de 25 grade Celsius sau 298,15 Kelvin..
Starea normală a elementelor reactive într-o reacție de formare se referă la cea mai comună stare de agregare (solidă, lichidă sau gazoasă) a acestor substanțe în condiții standard de presiune și temperatură..
Starea normală se referă, de asemenea, la cea mai stabilă formă alotropică a acestor elemente reactive în condiții de reacție standard..
Entalpia H este o funcție termodinamică care este definită ca energia internă U plus produsul presiunii P și volumul V al substanțelor care participă la reacția chimică de formare a unei substanțe mol:
H = U + P ∙ V
Entalpia are dimensiuni de energie și în Sistemul internațional de măsurători este măsurată în Jouli.
Indice articol
Simbolul pentru entalpie este H, dar în cazul specific al entalpiei de formare este notat cu ΔH0f pentru a indica faptul că se referă la schimbarea experimentată de această funcție termodinamică în reacția de formare a unui mol al unui anumit compus în condiții standard.
În notație, indicativul 0 indică condițiile standard, iar indicele f se referă la formarea unui mol de substanță pornind de la reactanți în starea de agregare și forma cea mai stabilă alotropică a reactanților în condițiile standard..
Prima lege stabilește că căldura schimbată într-un proces termodinamic este egală cu variația energiei interne a substanțelor implicate în proces plus munca depusă de aceste substanțe în proces:
Q = ΔU + W
În cazul de față, reacția se desfășoară la presiune constantă, în special la presiunea unei atmosfere, astfel încât lucrarea va fi produsul presiunii și al modificării volumului.
Atunci căldura de formare a unui anumit compus pe care o vom denota cu Q0f este legată de schimbarea energiei interne și a volumului după cum urmează:
Q0f = ΔU + P ΔV
Dar amintind definiția entalpiei standard avem:
Q0f = ΔH0f
Această expresie nu înseamnă că căldura de formare și entalpia de formare sunt aceleași. Interpretarea corectă este că căldura schimbată în timpul reacției de formare a provocat o schimbare a entropiei substanței formate în raport cu reactanții în condiții standard..
Pe de altă parte, deoarece entalpia este o funcție termodinamică extinsă, căldura de formare se referă întotdeauna la un mol al compusului format..
Dacă reacția de formare este exotermă, atunci entalpia de formare este negativă.
Dimpotrivă, dacă reacția de formare este endotermă, atunci entalpia de formare este pozitivă..
Într-o ecuație de formare termochimică, trebuie indicate nu numai reactanții și produsele. În primul rând, este necesar ca ecuația chimică să fie echilibrată astfel încât cantitatea de compus format să fie întotdeauna de 1 mol.
Pe de altă parte, starea de agregare a reactanților și produselor trebuie indicată în ecuația chimică. Dacă este necesar, ar trebui indicată și forma alotropică a acestuia, deoarece căldura de formare depinde de toți acești factori..
Într-o ecuație de formare termochimică trebuie indicată și entalpia de formare.
Să vedem câteva exemple de ecuații termochimice bine poziționate:
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 (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol
- Toate sunt echilibrate pe baza formării a 1 mol de produs.
- Este indicată starea de agregare a reactivilor și a produsului.
- Este indicată entalpia de formare.
Rețineți că entalpia de formare depinde de starea de agregare a produsului. Dintre cele trei reacții, cea mai stabilă în condiții standard este a doua.
Deoarece ceea ce contează într-o reacție chimică și în special într-o reacție de formare este schimbarea entropiei și nu entropia în sine, este de acord că elementele pure în forma lor moleculară și starea de agregare naturală în condiții standard au entropie de formare..
Aici sunt cateva exemple:
O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol
CI2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol
Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol
C (grafit); ΔH0f = 0 kJ / mol
Știind că pentru formarea etenei (C2H4) este necesar să se furnizeze 52 kJ de căldură pentru fiecare mol și că reactanții săi sunt hidrogen și grafit, scrieți ecuația termochimică pentru formarea etenei.
Mai întâi ridicăm ecuația chimică și o echilibrăm pe baza unui mol de etenă.
Apoi luăm în considerare faptul că este necesar să se furnizeze căldură pentru ca reacția de formare să aibă loc, ceea ce indică faptul că este o reacție endotermă și, prin urmare, entropia de formare este pozitivă..
2 C (grafit solid) + 2 H2 (gaz) → C2H4 (gaz); ΔH0f = +52 kJ / mol
În condiții standard, hidrogenul și oxigenul sunt amestecate într-un recipient de 5 litri. Oxigenul și hidrogenul reacționează complet fără niciunul dintre reactanți pentru a forma peroxid de hidrogen. 38,35 kJ de căldură au fost eliberate în mediu în reacție.
Afirmați ecuația chimică și termochimică. Calculați entropia de formare a peroxidului de hidrogen.
Reacția de formare a peroxidului de hidrogen este:
H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (lichid)
Rețineți că ecuația este deja echilibrată pe baza unui mol de produs. Adică este nevoie de un mol de hidrogen și un mol de oxigen pentru a produce un mol de peroxid de hidrogen..
Dar afirmația problemei ne spune că hidrogenul și oxigenul sunt amestecați într-un recipient de 5 litri în condiții standard, deci știm că fiecare dintre gaze ocupă 5 litri.
Pe de altă parte, condițiile standard sunt o presiune medie de 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa și o temperatură de 25 ° C = 298,15 K.
În condiții standard, 1 mol de gaz ideal va ocupa 24,47 L, după cum se poate verifica din următorul calcul:
V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.
Deoarece 5 L sunt disponibili, atunci numărul de moli din fiecare dintre gaze este dat de:
5 litri / 24,47 litri / mol = 0,204 moli din fiecare dintre gaze.
Conform ecuației chimice echilibrate, se vor forma 0,204 moli de peroxid de hidrogen, eliberând 38,35 kJ de căldură în mediu. Adică, pentru a forma un mol de peroxid, sunt necesare 38,35 kJ / 0,204 moli = 188 kJ / mol.
De asemenea, deoarece căldura este eliberată în mediu în timpul reacției, atunci entalpia de formare este negativă. Rezultând în cele din urmă următoarea ecuație termochimică:
H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (lichid); ΔH0f = -188 kJ / mol
Nimeni nu a comentat acest articol încă.