İçerik
- TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
- Entalpi tanımı
- Basit Entalpi Değişim Hesabı
- Faz Geçişlerinin Entalpisi
- Hess Yasası
Bir reaksiyonun entalpi değişimi, sabit bir basınçta gerçekleşirse, reaksiyon gerçekleştiğinde absorbe edilen veya bırakılan ısı miktarıdır. Özel duruma ve hangi bilgilere sahip olduğunuza bağlı olarak hesaplamayı farklı şekillerde tamamlıyorsunuz. Pek çok hesaplama için, Hess kanunu, kullanmanız gereken temel bilgi parçasıdır, ancak ürünlerin ve reaktiflerin entalpisini biliyorsanız, hesaplama çok daha kolaydır.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadı)
Entalpetteki değişiklikleri basit formülü kullanarak hesaplayabilirsiniz: ∆H = Hürünler - Hreaktanlar
Entalpi tanımı
Entalpi'nin (H) kesin tanımı, iç enerjinin (U) artı basınç (P) ve hacim (V) çarpımıdır. Sembollerde, bu:
H = U + PV
Bu yüzden entalpi (∆H) değişikliği:
∆H = ∆U + ∆P∆V
Delta sembolünün (∆) “değiştir” anlamına geldiği yerlerde. Uygulamada, basınç sabit tutulur ve yukarıdaki denklem şöyle gösterilir:
∆H = ∆U + P∆V
Bununla birlikte, sabit bir basınç için, entalpi içindeki değişiklik, transfer edilen ısıdır (q):
∆H = q
(Q) pozitif ise, reaksiyon endotermiktir (yani, çevresinden ısıyı emer) ve negatifse reaksiyon egzotermiktir (yani, çevresine ısı bırakır). Entalpi, kJ / mol veya J / mol veya genel olarak enerji / kütle birimlerine sahiptir. Yukarıdaki denklemler gerçekten de ısı akışı ve enerji fiziği ile ilgilidir: termodinamik.
Basit Entalpi Değişim Hesabı
Entalpi değişimini hesaplamanın en basit yolu, ürünlerin entalpi ve reaktanları kullanır. Bu miktarları biliyorsanız, genel değişikliği çözmek için aşağıdaki formülü kullanın:
∆H = Hürünler - Hreaktanlar
Sodyum klorür oluşturmak için bir sodyum iyonunun bir klorür iyonuna eklenmesi, bu şekilde hesaplayabileceğiniz bir reaksiyon örneğidir. İyonik sodyum −239.7 kJ / mol entalpi ve klorür iyonu −167.4 kJ / mol entalpisine sahiptir. Sodyum klorür (sofra tuzu) −411 kJ / mol entalpi içerir. Bu değerleri eklemek şunları verir:
∆'H = 11411 kJ / mol - (−239.7 kJ / mol −167.4 kJ / mol)
= 11411 kJ / mol - (−407.1 kJ / mol)
= −411 kJ / mol + 407.1 kJ / mol = .93.9 kJ / mol
Böylece tuz oluşumu mol başına yaklaşık 4 kJ enerji açığa çıkarır.
Faz Geçişlerinin Entalpisi
Bir madde katıdan sıvıya, sıvıdan gaza veya katıdan gaza değiştiğinde, bu değişikliklerle ilgili özel entalpiler vardır. Erimenin entalpisi (veya gizli ısısı) katıdan sıvıya geçişi tarif eder (bunun tersi eksi bu değerdir ve füzyonun entalpisi olarak adlandırılır), buharlaşma entalpisi sıvıdan gaza geçişi (ve tam tersi yoğuşmadır) ve Süblimasyon entalpisi, katıdan gaza geçişi tarif eder (bunun tersi tekrar yoğunlaşma entalpisi olarak adlandırılır).
Su için erime entalpisi ∆Herime = 6.007 kJ / mol. Buzun eriyene kadar 250 Kelvin'den ısındığını ve ardından suyu 300 K'ye ısıttığınızı hayal edin. Isıtma parçaları için entalpi değişimi sadece gereken ısıdır, bu nedenle şunları bulabilirsiniz:
∆H = nC∆T
(N) mol sayısı ise, ((T) sıcaklıktaki değişim ve (C) özgül ısıdır. Buzun özgül ısısı 38.1 J / K mol ve suyun özgül ısısı 75.4 J / K mol'dür. Böylece hesaplama birkaç kısımda yapılır. İlk önce, buz 250 K ila 273 K (yani, -23 ° C ila 0 ° C) arasında ısıtılmalıdır. 5 mol buz için bu:
∆H = nC∆T
= 5 mol x 38,1 J / K mol x 23 K
= 4.382 kJ
Şimdi erime entalpisini mol sayısı ile çarpın:
∆H = n ∆Herime
= 5 mol x 6.007 kJ / mol
= 30.035 kJ
Buharlaşma için hesaplamalar, eriyik yerine buharlaşma entalpi haricinde aynıdır. Son olarak, son ısıtma aşamasını (273 - 300 K arasında) ilk ile aynı şekilde hesaplayın:
∆H = nC∆T
= 5 mol x 75,4 J / K mol x 27 K
= 10.179 kJ
Reaksiyon için entalpi toplam değişimini bulmak için bu parçaları toplayın:
AHToplam = 10.179 kJ + 30.035 kJ + 4.382 kJ
= 44,596 kJ
Hess Yasası
Hess kanunu, düşündüğünüz reaksiyonun iki veya daha fazla bölüme sahip olduğu ve entalpi genel değişimini bulmak istediğinizde kullanışlıdır. Bir reaksiyon veya işlem için entalpi değişiminin, oluştuğu yoldan bağımsız olduğunu belirtir. Bu, eğer reaksiyon maddeyi başka bir maddeye dönüştürürse, reaksiyonun bir aşamada gerçekleşip gerçekleşmemesi (reaktifler hemen ürün haline gelir) veya birçok aşamadan geçip geçmemesi (reaktifler aracı haline gelir ve ardından ürün haline gelir) fark etmez, bunun sonucunda ortaya çıkan entalpi değişim her iki durumda da aynıdır.
Bu kanunu kullanmanıza yardımcı olmak için genellikle bir şema çizmeye (Kaynaklara bakınız) yardımcı olur. Bir örnek, üç hidrojenle birleştirilmiş altı mol karbonla başlarsanız, bir ara basamak olarak oksijenle birleşmek üzere yanarlar ve daha sonra bir nihai ürün olarak benzen oluştururlar.
Hess yasası, reaksiyonun entalpiindeki değişimin, her iki bölümün entalpiindeki değişikliklerin toplamı olduğunu belirtir. Bu durumda, bir mol karbonun yanması ∆H = −394 kJ / mol (bu reaksiyonda altı kez gerçekleşir), bir mol hidrojen gazının yanması için entalpi değişimi changeH = −286 kJ / mol (bu üç kez olur) ve karbondioksit ve su aracıları, halH = +3,267 kJ / mol entalpi değişimi ile benzen olur.
Toplam entalpi değişimini bulmak için bu değişikliklerin toplamını alın, her birinin reaksiyonun ilk aşamasında ihtiyaç duyulan mol sayısı ile çarpıldığını unutmayın:
AHToplam = 6×(−394) + 3×(−286) +3,267
= 3,267 − 2,364 - 858
= 45 kJ / mol