REAKSIYON ENTALPI: TANIM, TERMOKIMYA, EGZERSIZLER - FIZIKSEL - 2024

Reaksiyon toplu ısısı , bu reaksiyon, sabit basınçta meydana koşuluyla, elde ya da bir kimyasal reaksiyonda verilen ısı hesaplanması sağlayan bir termodinamik fonksiyonudur. Bir kimyasal reaksiyonda yer alan maddelerin hacmi V tarafından iç enerji U artı basınç P'nin çarpımı aşağıdaki gibi tanımlanır: H = U + P ∙ V

Bu nedenle entalpi, enerji boyutlarına sahiptir ve Uluslararası Ölçüm Sisteminde Joule cinsinden ölçülür. Entalpi ile kimyasal bir reaksiyonda değiş tokuş edilen ısı arasındaki ilişkiyi anlamak için, aşağıdakileri belirten termodinamiğin birinci yasasını hatırlamak gerekir: Q = ΔU + W

Şekil 1. Bir gazın yanmasında entalpi azalır. Kaynak: Pixabay

Birinci yasa, termodinamik bir süreçte değiş tokuş edilen ısının, sürece dahil olan maddelerin iç enerjisinin değişimi artı süreçte bu maddeler tarafından yapılan işe eşit olduğunu belirler.

Herhangi bir süreçte, W işi aşağıdaki ilişki ile hesaplanır:

Yukarıdaki ifadede Vi ilk hacim, Vf son hacim ve P basınçtır. İşlem sabit basınç P'de gerçekleştirilirse, sonuçta ortaya çıkan çalışma şöyle olacaktır:

ΔV, hacimdeki değişikliktir.

Tanım

Kimyasal reaksiyonlar, genellikle sabit basınçta ve çok sık atmosfer basıncında meydana gelen termodinamik süreçlerdir. Bu tip termodinamik süreç, sabit basınçta meydana geldiği için "izobarik" olarak adlandırılır.

Bu durumda termodinamiğin birinci yasası şu şekilde yazılabilir:

Qp = ΔU + P ∙ ΔV

Qp, ısının sabit basınçta değiş tokuş edildiğini gösterir. Entalpi H = U + P ∙ V tanımı önceki ifadede tanıtılmışsa, o zaman elde ederiz:

Qp = ΔH

Bu nedenle, pozitif bir entalpi değişikliği, ortamdan ısı almış bir reaksiyonu gösterir. Bu endotermik bir reaksiyondur.

Aksine, entalpi değişimi negatif ise, o zaman bu bir ekzotermik reaksiyondur.

Aslında, entalpi kelimesi Yunanca "ısıtmak" anlamına gelen enthalpien kelimesinden gelir.

Entalpi genellikle ısı olarak da adlandırılır. Ancak ısı ile aynı şey olmadığı açık olmalıdır, ancak entalpiyi değiştiren termodinamik süreç sırasındaki ısı alışverişidir.

Isı ile ilişki

Entalpi, ısının aksine bir durum fonksiyonudur. Entalpi değişimini hesapladığınızda, iç enerji ve hacim gibi yalnızca sistemin durumuna bağlı olan iki işlevin farkını hesaplıyorsunuz.

ΔH = ΔU + P ∙ ΔV

Reaksiyonda basınç sabit kaldığından, reaksiyon entalpisi yalnızca iç enerjiye ve hacme bağlı olan bir durum fonksiyonudur.

Kimyasal bir reaksiyonda, reaktanların entalpisi, her birinin toplamı olarak tanımlanabilir; ve tüm ürünlerin entalpisinin toplamı olarak ürünlerinki.

Bir reaksiyondaki entalpi değişimi, ürünler eksi reaktanların farkıdır:

Şekil 2. Entalpi diyagramı. Kaynak: kendi kendine.

Endotermik bir reaksiyonda, ürünlerin entalpisi, reaktanlarınkinden daha büyüktür; yani reaksiyon ortamdan ısı alır. Aksine, ekzotermik bir reaksiyonda reaksiyona giren maddelerin entalpisi ürünlerinkinden daha büyüktür, çünkü reaksiyon çevreye ısı verir.

Standart entalpi

Bir kimyasal reaksiyondaki entalpi değişimi basınca ve sıcaklığa bağlı olabileceğinden, standart reaksiyon koşullarını tanımlamak gelenekseldir:

Standart reaksiyon sıcaklığı: 25 ° C

Standart reaksiyon basıncı: 1 atm = 1 bar.

Standart entalpi şu şekilde gösterilir: H °

Termokimya

Termokimyasal bir denklemde, sadece reaktanlar ve ürünler değil, entalpi değişimi de önemlidir. Entalpi, bu esnada meydana gelen değişime tepki olarak anlaşılır.

Örnek olarak şu tepkilere bakalım:

2 H2 (gaz) + O2 (gaz) → 2 H2O (sıvı); ΔH ° = -571,6 kJ (ekzotermik).

H2 (gaz) + (½) O2 (gaz) → H2O (sıvı); ΔH ° = -285,8 kJ (ekzotermik).

2 H2O (sıvı) → 2 H2 (gaz) + O2 (gaz); ΔH ° = +571,6 kJ (endotermik).

Entalpi, kapsamlı bir termodinamik büyüklüktür

Bir kimyasal denklemin terimleri belirli bir faktörle çarpılır veya bölünürse, entalpi çarpılır veya aynı faktörle bölünür.

Reaksiyon tersine çevrilirse, reaksiyon entalpisinin işareti de tersine çevrilir.

Çözülmüş egzersizler

-1. Egzersiz

Asetilen gazı C2H2, granül halde gelen kalsiyum karbür CaC2'nin ortam sıcaklığı ve basıncında su ile reaksiyonundan elde edilir.

Veri olarak, reaktanların oluşum entalpilerine sahibiz:

ΔH ° (CaC2) = -59.0 kJ / mol

ΔH ° (H20) = -285,8 kJ / mol

Ve ürünlerin oluşum entalpisi:

ΔH ° (C2H2) = +227.0 kJ / mol

ΔH ° (Ca (OH) 2) = -986.0 kJ / mol

Reaksiyonun standart entropisini bulun.

Çözüm

İlk şey, dengeli kimyasal denklemi yükseltmektir:

CaC2 (k) + 2H20 (l) → Ca (OH) 2 (k) + C2H2 (g)

Ve şimdi reaktanların, ürünlerin ve reaksiyonun entalpileri:

- Reaktifler: -59,0 kJ / mol -2 ∙ 285,8 kJ / mol = -630,6 kJ / mol

- Ürünler: -986.0 kJ / mol + 227.0 kJ / mol = -759 kJ / mol

- Reaksiyon: ΔH ° = -759 kJ / mol - (-630 kJ / mol) = -129 kJ / mol

Ekzotermik bir reaksiyondur.

Egzersiz 2

Standart koşullarda 1 litre asetilen yakıldığında ne kadar ısı açığa çıkar?

Çözüm

Dengelendikten sonra asetilenin yanma reaksiyonu şöyle görünür:

C2H2 (g) + (5/2) O2 (g) → 2 CO2 (g) + H20 (l)

Ürünlerin oluşum entalpisine ihtiyacımız var:

ΔH ° (CO2) = -393,5 kJ / mol

ΔH ° (H2O (I)) = -285,8 kJ / mol

Entalpilerin hesaplanması

Bu verilerle ürünlerin entalpisini hesaplayabiliriz:

ΔH ° (ürünler) = 2 * (- 393,5 kJ / mol) + (-285,8 kJ / mol) = -1072,8 kJ / mol

Ve reaktanların oluşum entalpisi:

ΔH ° (C2H2) = 227.0 kJ / mol

ΔH ° (O2) = 0,0 kJ / mol

Reaktanların entalpisi şöyle olacaktır:

227,0 kJ / mol + (5/2) * 0,0 = 227,0 kJ / mol

Molar reaksiyon entalpisi şu şekilde olacaktır: ΔH ° (ürünler) - ΔH ° (reaktanlar) = -1072.8kJ / mol - 227.0 kJ / mol = -1299.8 kJ / mol

Yanma entalpisi

Şimdi, standart koşullar altında bir litre asetilenin kaç mol asetilen olduğunu bilmemiz gerekiyor. Bunun için, mol sayısını çözeceğimiz ideal bir gazın durum denklemini kullanacağız.

Mol sayısı n = P * V / (R * T)

P = 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa

V = 1 l = 1,0 x 10 ^ -3 m³

R = 8.31 J / (mol * K)

T = 25 ° C = 298,15 K

n = 0.041 mol

1 litre asetilenin yanma entalpisi 0,041 mol * (-1299,8 kJ / mol) = -53,13 kJ'dir.

Negatif işaret, bunun 53.13 kJ = 12.69 kcal açığa çıkaran ekzotermik bir reaksiyon olduğunu gösterir.

Referanslar

1. Kestane E. Kimyasal reaksiyonlarda entalpi. Kurtarıldı: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termokimya. Reaksiyon entalpisi. Recursostic.educacion.es kaynağından kurtarıldı
3. Termokimya. Standart reaksiyon entalpisinin tanımı. Quimitube.com'dan kurtarıldı
4. Vikipedi. Standart reaksiyon entalpisi. Wikipedia.com adresinden kurtarıldı
5. Vikipedi. Oluşum entalpisi. Wikipedia.com adresinden kurtarıldı