OLUŞUM ENTALPISI NEDIR? (EGZERSIZLERLE) - FIZIKSEL - 2024

Oluşum entalpisi , standart koşullar altında bir bileşik veya madde bir mol oluşumuna maruz entalpi değişikliktir. Standart basınç koşulu ile, oluşum reaksiyonu bir atmosfer atmosfer basıncında ve 25 santigrat derece veya 298.15 Kelvin oda sıcaklığında gerçekleştirildiğinde anlaşılır.

Bir oluşum reaksiyonundaki reaktif elementlerin normal durumu, standart basınç ve sıcaklık koşulları altında bu maddelerin en yaygın toplanma durumuna (katı, sıvı veya gaz halinde) karşılık gelir.

Bir bileşiğin oluşumu reaksiyonunda, ısı çevre ile değiştirilir. Kaynak: Pixabay

Normal durum aynı zamanda bu reaktif elementlerin standart reaksiyon koşulları altında en kararlı allotropik formunu ifade eder.

Entalpi H, iç enerji U artı bir madde mol oluşumunun kimyasal reaksiyonunda yer alan maddelerin hacmi V ile basınç P'nin çarpımı olarak tanımlanan termodinamik bir fonksiyondur:

H = U + P ∙ V

Entalpi, enerji boyutlarına sahiptir ve Uluslararası Ölçüm Sisteminde Joule cinsinden ölçülür.

Standart entalpi

Entalpi sembolü H'dir, ancak belirli oluşum entalpi durumunda, standart koşullar altında belirli bir bileşiğin bir molünün oluşumu reaksiyonunda bu termodinamik fonksiyonun yaşadığı değişikliği ifade etmek için H0f ile gösterilir.

Gösterimde, üst simge 0 standart koşulları belirtir ve alt simge f, standart koşullar altında reaktanların topaklanma durumunda ve en kararlı allotropik formunda reaksiyona giren maddelerden başlayan bir mol maddenin oluşumunu gösterir.

Oluşum ısısı

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:

Q = ΔU + W

Mevcut durumda, reaksiyon sabit basınçta, özellikle bir atmosfer basıncında gerçekleştirilir, böylece iş, basınç ve hacimdeki değişimin ürünü olacaktır.

O halde Q0f ile göstereceğimiz belirli bir bileşiğin oluşum ısısı, iç enerji ve hacimdeki değişimle aşağıdaki şekilde ilişkilidir:

Q0f = ΔU + P ΔV

Ancak standart entalpi tanımını hatırladığımızda, elimizde:

Q0f = ΔH0f

Entalpi ve oluşum ısısı arasındaki fark

Bu ifade, oluşum ısısı ile oluşum entalpisinin aynı olduğu anlamına gelmez. Doğru yorum, formasyon reaksiyonu sırasında değiş tokuş edilen ısının, standart koşullar altında reaktanlara göre oluşan maddenin entropisinde bir değişikliğe neden olduğudur.

Öte yandan, entalpi kapsamlı bir termodinamik fonksiyon olduğundan, oluşum ısısı her zaman oluşan bileşiğin bir molüne karşılık gelir.

Oluşum reaksiyonu ekzotermik ise, o zaman oluşum entalpisi negatiftir.

Aksine, oluşum reaksiyonu endotermik ise, o zaman oluşum entalpisi pozitiftir.

Termokimyasal denklemler

Bir termokimyasal oluşum denkleminde, sadece reaktanlar ve ürünler belirtilmek zorunda değildir. İlk olarak, kimyasal denklemin, oluşan bileşik miktarı her zaman 1 mol olacak şekilde dengelenmesi gereklidir.

Öte yandan, reaktanların ve ürünlerin toplanma durumu kimyasal denklemde belirtilmelidir. Gerekirse, bunun allotropik formu da belirtilmelidir, çünkü oluşum ısısı tüm bu faktörlere bağlıdır.

Bir termokimyasal oluşum denkleminde, oluşum entalpisi de belirtilmelidir.

İyi tasarlanmış termokimyasal denklemlerin bazı örneklerine bakalım:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H20 (g); ΔH0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H20 (I); ΔH0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol

Önemli hususlar

- Hepsi 1 mol ürün oluşumuna göre dengelenmiştir.

- Reaktiflerin ve ürünün toplanma durumu belirtilir.

- Oluşum entalpisi gösterilir.

Oluşum entalpisinin ürünün toplanma durumuna bağlı olduğuna dikkat edin. Üç reaksiyondan standart koşullar altında en kararlı olanı ikincisidir.

Bir kimyasal reaksiyonda ve özellikle bir oluşum reaksiyonunda önemli olan entropinin kendisi değil entropi değişimi olduğundan, standart koşullar altında moleküler formlarındaki ve doğal toplanma durumundaki saf elementlerin oluşum entropisine sahip olduğu kabul edilir. boş.

İşte bazı örnekler:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (grafit); ΔH0f = 0 kJ / mol

Çözülmüş egzersizler

-1. Egzersiz

Etan (C2H4) oluşumu için her mol için 52 kJ ısı katkısının gerekli olduğunu ve reaktanlarının hidrojen ve grafit olduğunu bilerek, eten oluşumu için termokimyasal denklemi yazın.

Çözüm

Önce kimyasal denklemi yükseltiriz ve onu bir mol etene göre dengeleriz.

Ardından, oluşum reaksiyonunun gerçekleşmesi için ısı sağlanması gerektiğini hesaba katarız, bu da bunun endotermik bir reaksiyon olduğunu ve dolayısıyla oluşum entropisinin pozitif olduğunu gösterir.

2 C (katı grafit) + 2 H2 (gaz) → C2H4 (gaz); ΔH0f = +52 kJ / mol

Egzersiz 2

Standart koşullar altında, hidrojen ve oksijen 5 litrelik bir kapta karıştırılır. Oksijen ve hidrojen, herhangi bir reaktan olmadan tamamen reaksiyona girerek hidrojen peroksit oluşturur. Reaksiyonda ortama 38.35 kJ ısı salındı.

Kimyasal ve termokimyasal denklemi belirtin. Hidrojen peroksit oluşumunun entropisini hesaplayın.

Çözüm

Hidrojen peroksit oluşum reaksiyonu:

H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (sıvı)

Denklemin zaten bir mol ürüne göre dengelendiğine dikkat edin. Yani, bir mol hidrojen peroksit üretmek için bir mol hidrojen ve bir mol oksijen gerekir.

Ancak problem ifadesi bize hidrojen ve oksijenin standart koşullar altında 5 litrelik bir kapta karıştırıldığını, bu nedenle her bir gazın 5 litre kapladığını biliyoruz.

Termokimyasal denklemi elde etmek için standart koşulları kullanma

Öte yandan, standart koşullarda 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa basınç ve 25 ° C = 298.15 K sıcaklık.

Standart koşullar altında 1 mol ideal gaz, aşağıdaki hesaplamadan da doğrulanabileceği gibi 24,47 L kaplayacaktır:

V = (1 mol * 8.3145 J / (mol * K) * 298.15 K) / 1.03 x 10⁵ Pa = 0.02447 m³ = 24.47 L.

5 L mevcut olduğundan, gazların her birinin mol sayısı şu şekilde verilir:

5 litre / 24.47 litre / mol = her bir gazdan 0.204 mol.

Dengeli kimyasal denkleme göre, 0.204 mol hidrojen peroksit oluşacak ve çevreye 38.35 kJ ısı açığa çıkacaktır. Yani, 38.35 kJ / 0.204 mol = 188 kJ / mol, bir mol peroksit oluşturmak için gereklidir.

Ayrıca reaksiyon sırasında ortama ısı salındığı için oluşum entalpisi negatiftir. Sonunda aşağıdaki termokimyasal denklemle sonuçlanır:

H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (sıvı); ΔH0f = -188 kJ / mol

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. Termokimya. Oluşum entalpisinin tanımı ve örnekleri. Quimitube.com'dan kurtarıldı
5. Vikipedi. Standart reaksiyon entalpisi. Wikipedia.com adresinden kurtarıldı
6. Vikipedi. Oluşum entalpisi. Wikipedia.com adresinden kurtarıldı