Какво е реакционна топлина?

на топлина на реакцията или енталпията на реакцията (ΔH) е промяната в енталпията на химическа реакция, която се осъществява при постоянно налягане (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Тъй като енталпията се извлича от налягане, обем и вътрешна енергия, които са всички функции на състоянието, енталпията също е функция на състоянието (Rachel Martin, 2014).

ΔH, или промяната на енталпията се появява като единица мярка за изчисляване на енергийната смяна на системата, когато става твърде трудно да се намери ΔU, или промяна на вътрешната енергия на системата, едновременно измерване на количеството топлина и работа \ t разменени.

При постоянно налягане налягането на енталпията е равно на топлината и може да бъде измерено като ΔH = q.

Нотата ΔHº или ΔHº_R тогава се появява да се обясни точната температура и налягане на топлината на реакцията ΔH.

Стандартната енталпия на реакцията се символизира с ΔHº или ΔHºrxn и може да приеме както положителни, така и отрицателни стойности. Единиците за ΔHº са килоджаули на мол, или kj / mol.

Предишна концепция за разбиране на топлината на реакцията: разлики между ΔH и ΔHº_R.

Δ = представлява изменението на енталпията (енталпия на продуктите минус енталпията на реагентите).

Положителната стойност показва, че продуктите имат по-висока енталпия, или че е ендотермична реакция (изисква се топлина)..

Отрицателната стойност показва, че реагентите имат по-висока енталпия или че е екзотермична реакция (произвежда се топлина)..

º = означава, че реакцията е стандартна промяна на енталпията и се извършва при предварително зададено налягане / температура.

r = означава, че тази промяна е енталпията на реакцията.

Стандартно състояние: стандартното състояние на твърдо вещество или течност е чистото вещество при налягане 1 bar или това, което е една и съща 1 атмосфера (105 Pa) и температура от 25 ° C, или какво е същото 298 K.

ΔHº_R е стандартната топлина на реакцията или стандартната енталпия на реакцията и като АН също измерва енталпията на реакцията. Въпреки това, ΔHºrxn се осъществява при "стандартни" условия, което означава, че реакцията протича при 25ºC и 1 atm.

Ползата от измерването на ΔН при стандартни условия е в способността да се свърже стойност на ΔHº с друга, тъй като те се срещат при едни и същи условия (Clark, 2013)..

Обучение на топлина

Стандартната топлина на образуване, АН_Fº, на химикал е количеството топлина, което се абсорбира или освобождава от образуването на 1 mol от това химично вещество при 25 градуса по Целзий и 1 bar от неговите елементи в неговите стандартни състояния;.

Елементът е в стандартното си състояние, ако е в най-стабилната си форма и физическото си състояние (твърдо, течно или газово) при 25 градуса по Целзий и 1 бар (Jonathan Nguyen, 2017).

Например, стандартната топлина на образуване на въглероден диоксид предполага кислород и въглерод като реагенти.

Кислородът е по-стабилен като газови молекули OR₂, докато въглеродът е по-стабилен като твърд графит. (Графитът е по-стабилен от диаманта при стандартни условия.)

За да се изрази определението по друг начин, стандартната топлинна формация е специален вид стандартна топлинна реакция.

Реакцията е образуването на 1 мол химикал от неговите елементи в техните стандартни състояния при стандартни условия.

Стандартната топлина на образуването се нарича стандартна енталпия на формацията (въпреки че това наистина е промяна в енталпията).

По дефиниция, самото образуване на елемент няма да доведе до промяна в енталпията, така че стандартната топлина на реакцията за всички елементи е нула (Cai, 2014).

Изчисляване на енталпията на реакцията

1- Експериментално изчисление

Енталпията може да бъде измерена експериментално чрез използване на калориметър. Калориметърът е инструмент, при който пробата реагира чрез електрически кабели, които осигуряват енергията на активиране. Пробата е в контейнер, заобиколен от вода, която постоянно се разклаща.

При измерване с промяната на температурата, която се осъществява при реагиране на пробата и като се знае специфичната топлина на водата и нейната маса, топлината, която освобождава или абсорбира реакцията, се изчислява чрез уравнението q = Cesp x m x ΔT.

В това уравнение q е топлината, Cesp е специфичната топлина в този случай на водата, която е равна на 1 калория на грам, m е масата на водата и ΔT е изменението на температурата.

Калориметърът е изолирана система, която има постоянно налягане, така че ΔH_R= q

2 - Теоретично изчисление

Промяната на енталпията не зависи от конкретния път на реакцията, а само от общото енергийно ниво на продуктите и реактивите. Енталпията е функция на състоянието и като такава е добавка.

За да се изчисли стандартната енталпия на реакцията, можем да добавим стандартните енталпии на образуване на реагентите и да го извадим от сумата на стандартните енталпии на образуването на продуктите (Boundless, S.F.). Каза математически, това ни дава:

.DELTA.H_R° = ΣH_Fº (продукти) - Σ ΔH_Fº (реактиви).

Енталпиите на реакциите обикновено се изчисляват от енталпиите на образуване на реагент при нормални условия (налягане 1 bar и температура 25 градуса по Целзий)..

За да обясним този принцип на термодинамиката, ще изчислим енталпията на реакцията за изгаряне на метан (СН)₄) по формулата:

СН₄ (g) + 20₂ (g) - CO₂ (g) + 2H₂O (g)

За да се изчисли стандартната енталпия на реакцията, трябва да се търсят стандартните енталпии на образуване за всеки от реагентите и продуктите, включени в реакцията.

Те обикновено се намират в приложение или в няколко онлайн таблици. За тази реакция необходимите данни са:

Н_Fº СН₄ (g) = -75 kjoul / mol.

Н_Fº O₂ (g) = 0 kjoul / mol.

Н_Fº КО₂ (g) = -394 kjoul / mol.

Н_F° H₂О (g) = -284 kjoul / mol.

Отбележете, че тъй като е в стандартното си състояние, стандартната енталпия на образуването на кислородния газ е 0 kJ / mol.

След това обобщаваме стандартните енталпии на обучението. Отбележете, че тъй като единиците са в kJ / mol, ние трябва да се умножим по стехиометричните коефициенти в балансираното реакционно уравнение (Leaf Group Ltd, S.F.).

ΣAH_Fº (продукти) = ΔH_Fº КО₂ +2 АН_F° H₂О

ΣAH_Fº (продукти) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol

ΣAH_Fº (реагенти) = ΔH_Fº СН₄ + .DELTA.H_Fº O₂

ΣAH_Fº (реактиви) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol

Сега можем да намерим стандартната енталпия на реакцията:

.DELTA.H_R° = ΣH_Fº (продукти) - Σ ΔH_Fº (реактиви) = (- 962) - (- 75) =

.DELTA.H_R° = - 887kJ / mol.

препратки

1. Anne Marie Helmenstine. (2014, 11 юни). Енталпия на определението на реакцията. Взето от thoughtco: thoughtco.com.
2. (S.F.). Стандартна Енталпия на реакцията. Възстановен от безграничната: boundless.com.
3. Cai, Е. (2014, 11 март). стандартна топлина на образуване. Възстановен от химически статистик: chemicalstatistician.wordpress.com.
4. Clark, J. (2013, май). Различни определения за промяна на енталпията. Възстановен от chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
5. Джонатан Нгуен, G. L. (2017, 9 февруари). Стандартна енталпия на образуване. Извлечено от chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
6. Leaf Group Ltd. (S.F.). Как да изчислим енталпиите на реакцията. Възстановен от sciencing: sciencing.com.
7. Рейчъл Мартин, Е. Й. (2014, 7 май). Топлина на реакцията. Извлечено от chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.