- Reaksiyonun ısısını anlamak için önceki kavram: ΔH ve ΔHº arasındaki farklar
- Oluşum ısısı
- Reaksiyon entalpisinin hesaplanması
- 1- Deneysel hesaplama
- 2- Teorik hesaplama
- Referanslar
Reaksiyonun ısısı veya reaksiyon (AH) entalpisi sabit basınçta bir kimyasal reaksiyon entalpisini değişimdir. Bir reaksiyonda salınan veya üretilen mol başına enerji miktarını hesaplamak için yararlı olan termodinamik bir ölçü birimidir.
Entalpi, tümü durum fonksiyonları olan basınç, hacim ve iç enerjiden türetildiği için, entalpi aynı zamanda bir durum fonksiyonudur.
ΔH veya entalpi değişimi, ΔU'yu bulmak çok zorlaştığında bir sistemin enerji değişimini veya bir sistemin iç enerjisindeki değişikliği, aynı anda ısı ve iş miktarını ölçerek hesaplamayı amaçlayan bir ölçü birimi olarak ortaya çıktı. yerdeğiştirimiş.
Sabit bir basınç verildiğinde, entalpi değişimi ısıya eşittir ve ΔH = q olarak ölçülebilir.
Hº veya ΔHº r notasyonu , ΔH reaksiyon ısısının kesin sıcaklığını ve basıncını açıklamak için ortaya çıkar.
Standart reaksiyon entalpisi ΔHº veya ΔHºrxn ile sembolize edilir ve hem pozitif hem de negatif değerler alabilir. ΔHº birimleri, mol başına kiloJoule veya kj / mol'dür.
Reaksiyonun ısısını anlamak için önceki kavram: ΔH ve ΔHº arasındaki farklar
Δ = entalpi'deki değişimi temsil eder (ürünlerin entalpisi eksi reaktanların entalpisi).
Pozitif bir değer, ürünlerin daha yüksek entalpiye sahip olduğunu veya bunun bir endotermik reaksiyon olduğunu (ısı gereklidir) gösterir.
Negatif bir değer, reaktanların daha yüksek entalpiye sahip olduğunu veya bunun ekzotermik bir reaksiyon olduğunu (ısı üretilir) gösterir.
º = reaksiyonun standart bir entalpi değişikliği olduğu ve önceden ayarlanmış bir basınç / sıcaklıkta meydana geldiği anlamına gelir.
r =, bu değişikliğin reaksiyonun entalpisi olduğunu belirtir.
Standart Durum: Bir katının veya sıvının standart hali, 1 bar veya aynı 1 atmosfer (105 Pa) ve 25 ° C'lik bir basınçtaki saf maddedir veya aynısı 298 K'dir. .
ΔHº r , standart reaksiyon ısısı veya bir reaksiyonun standart entalpisidir ve ΔH gibi aynı zamanda bir reaksiyonun entalpisini ölçer. Ancak ΔHºrxn "standart" koşullar altında gerçekleşir, bu da reaksiyonun 25 ° C ve 1 atm'de gerçekleştiği anlamına gelir.
Standart koşullar altında bir ΔH ölçümünün faydası, aynı koşullar altında meydana geldiklerinden, bir abilityHº değerini diğeriyle ilişkilendirme yeteneğinde yatmaktadır.
Oluşum ısısı
Bir kimyasalın standart oluşum ısısı, ΔH f , o kimyasalın 1 molünün 25 santigrat derecede ve elementlerinin 1 barının standart hallerinde oluşumundan emilen veya salınan ısı miktarıdır.
Bir element en kararlı halindeyse ve fiziksel durumu (katı, sıvı veya gaz) 25 santigrat derece ve 1 bar ise standart halindedir.
Örneğin, karbon dioksit için standart oluşum ısısı, reaktan olarak oksijen ve karbonu içerir.
Oksijen, O 2 gaz molekülleri olarak daha kararlıdır , karbon ise katı grafit olarak daha kararlıdır. (Grafit, standart koşullar altında elmastan daha kararlıdır).
Tanımı başka bir şekilde ifade etmek gerekirse, standart oluşum ısısı, özel bir standart reaksiyon ısısı türüdür.
Reaksiyon, standart koşullar altında standart hallerinde elementlerinden 1 mol kimyasalın oluşmasıdır.
Standart oluşum ısısına aynı zamanda standart oluşum entalpisi de denir (aslında entalpide bir değişiklik olmasına rağmen).
Tanım gereği, kendi başına bir elementin oluşumu entalpide herhangi bir değişiklik yaratmayacaktır, bu nedenle tüm elementler için standart reaksiyon ısısı sıfırdır (Cai, 2014).
Reaksiyon entalpisinin hesaplanması
1- Deneysel hesaplama
Entalpi, bir kalorimetre kullanılarak deneysel olarak ölçülebilir. Kalorimetre, bir numunenin aktivasyon enerjisini sağlayan elektrik kabloları aracılığıyla reaksiyona sokulduğu bir alettir. Numune, sürekli karıştırılan suyla çevrili bir kap içindedir.
Numune reaksiyona girdiğinde meydana gelen sıcaklık değişimiyle ölçülerek ve suyun ve kütlesinin özgül ısısını bilerek, reaksiyon tarafından salınan veya emilen ısı q = Cesp xmx ΔT denklemi kullanılarak hesaplanır.
Bu denklemde q ısıdır, Cesp bu durumda gram başına 1 kaloriye eşit olan özgül ısıdır, m su kütlesi ve ΔT sıcaklıktaki değişimdir.
Kalorimetre, sabit basınca sahip izole bir sistemdir, dolayısıyla ΔH r = q
2- Teorik hesaplama
Entalpi değişimi, bir reaksiyonun belirli yoluna değil, yalnızca ürünlerin ve reaktanların küresel enerji düzeyine bağlıdır. Entalpi, bir durum fonksiyonudur ve bu nedenle, katkı maddesidir.
Bir reaksiyonun standart entalpisini hesaplamak için, reaktanların standart oluşum entalpilerini ekleyebilir ve bunu ürünlerin standart oluşum entalpilerinin toplamından (Sınırsız, SF) çıkarabiliriz. Matematiksel olarak ifade edildiğinde, bu bize şunu verir:
.DELTA.H r ° = Σ .DELTA.H f ° (ürünler) - Σ .DELTA.H f ° (reaktanlar).
Reaksiyon entalpileri genellikle normal koşullar altında (1 bar basınç ve 25 santigrat derece sıcaklık) reaktan oluşum entalpilerinden hesaplanır.
Bu termodinamik prensibini açıklamak için, aşağıdaki formüle göre metan (CH 4 ) yanması için reaksiyonun entalpisini hesaplayacağız :
CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO → 2 (g) + 2H 2 O (g)
Reaksiyonun standart entalpisini hesaplamak için, reaksiyona dahil olan reaktanların ve ürünlerin her biri için standart oluşum entalpilerini bulmamız gerekir.
Bunlar genellikle bir ekte veya çeşitli çevrimiçi tablolarda bulunur. Bu reaksiyon için ihtiyacımız olan veriler:
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 arasındadır.
H f º H 2 O (g) = -284 kjoul / mol.
Standart durumunda olduğu için, oksijen gazı için standart oluşum entalpisinin 0 kJ / mol olduğuna dikkat edin.
Aşağıda, standart oluşum entalpilerimizi özetliyoruz. Birimlerin kJ / mol cinsinden olması nedeniyle, dengeli reaksiyon denklemindeki (Leaf Group Ltd, SF) stokiyometrik katsayılarla çarpmamız gerektiğini unutmayın.
.DELTA.H Σ f ° (ürünler) .DELTA.H = f º CO 2 +2 .DELTA.H f º H 2 O
Σ ΔH f º (ürünler) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol
.DELTA.H Σ f ° (reaktifler) .DELTA.H = f º CH 4 + AH f º O 2
Σ ΔH f º (reaktanlar) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol
Şimdi, reaksiyonun standart entalpisini bulabiliriz:
ΔH r ° = Σ ΔH f º (ürünler) - Σ ΔH f º (reaktanlar) = (- 962) - (- 75) =
ΔH r ° = - 887kJ / mol.
Referanslar
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 11 Haziran). Reaksiyonun Entalpisi Tanımı. Thinkco'dan kurtarıldı: thinkco.com.
- (SF). Standart Reaksiyon Entalpisi. Sınırsızdan kurtarıldı: boundless.com.
- Cai, E. (2014, 11 Mart). standart oluşum ısısı. Chemicalstatistician'dan kurtarıldı: Chemicalstatistician.wordpress.com.
- Clark, J. (2013, Mayıs). Çeşitli entalpi değişim tanımları. Chemguide.co.uk'den kurtarıldı: chemguide.co.uk.
- Jonathan Nguyen, GL (2017, 9 Şubat). Standart Oluşum Entalpisi. Chem.libretexts.org'dan kurtarıldı: chem.libretexts.org.
- Leaf Group Ltd. (SF). Reaksiyon Entalpileri Nasıl Hesaplanır. Bilimden kurtarıldı: sciencing.com.
- Rachel Martin, EY (2014, 7 Mayıs). Reaksiyon Isısı. Chem.libretexts.org'dan kurtarıldı: chem.libretexts.org.