PANAS LARUTAN: BAGAIMANA IA DIKIRA, APLIKASI DAN LATIHAN - FIZIKAL - 2025

The haba penyelesaian atau entalpi penyelesaian adalah haba yang diserap atau dibebaskan semasa proses pembubaran sejumlah bahan larut dalam pelarut, di bawah keadaan tekanan malar.

Apabila tindak balas kimia berlaku, tenaga diperlukan baik untuk membentuk dan memutuskan ikatan yang memungkinkan pembentukan bahan baru. Tenaga yang mengalir untuk proses ini berlaku adalah haba, dan termokimia adalah cabang sains yang bertanggungjawab mempelajarinya.

Sumber: Pixnio.

Adapun istilah entalpi, digunakan untuk merujuk pada aliran panas ketika proses kimia terjadi dalam keadaan tekanan tetap. Penciptaan istilah ini dikaitkan dengan ahli fizik Belanda Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926), yang sama yang menemui superkonduktiviti.

Bagaimana ia dikira?

Untuk mencari entalpi, kita mesti bermula dari undang-undang termodinamik pertama, yang menganggap bahawa variasi tenaga dalaman ΔU sistem disebabkan oleh panas Q yang diserap dan kerja W yang dilakukan oleh beberapa agen luaran:

Di mana kerja adalah kamiran negatif pada keseluruhan volume produk tekanan dan perbezaan isipadu. Definisi ini setara dengan kamiran negatif dari produk skalar daya dan vektor anjakan dalam kerja mekanikal:

Apabila keadaan tekanan berterusan yang disebutkan di atas digunakan, P dapat keluar dari integral; oleh itu tugasnya adalah:

-Ekspresi untuk entalpi

Sekiranya hasil ini diganti dengan Δ U, kami memperoleh:

Kuantiti U + PV disebut entalpi H, sehingga:

Enthalpy diukur dalam joule, kerana ia adalah tenaga.

Entalpi penyelesaian

Komponen awal larutan adalah zat terlarut dan pelarut, dan ia mempunyai entalpi asli. Apabila pembubaran ini berlaku, ia akan mempunyai semangat tersendiri.

Dalam kes ini, perubahan entalpi dalam joule dapat dinyatakan sebagai:

Sama ada dalam bentuk entalpi standard ΔH ^o , di mana hasilnya adalah dalam joule / mol

Sekiranya tindak balas mengeluarkan haba, tanda ΔH adalah negatif (proses eksotermik), jika menyerap haba (proses endotermik) tanda akan positif. Dan secara semula jadi, nilai entalpi larutan akan bergantung pada kepekatan larutan akhir.

Permohonan

Banyak sebatian ion larut dalam pelarut polar, seperti air. Larutan garam (natrium klorida) dalam air atau air garam biasa digunakan. Sekarang, entalpi penyelesaian boleh dianggap sebagai sumbangan dua tenaga:

- Satu untuk memutuskan ikatan solut-pelarut dan pelarut-pelarut

- Yang lain adalah yang diperlukan dalam pembentukan ikatan pelarut pelarut baru.

Sekiranya pembubaran garam ionik dalam air, perlu diketahui apa yang disebut entalpi retikular pepejal dan entalpi hidrasi untuk membentuk larutan, dalam hal air. Sekiranya ia bukan air, maka ia disebut entalpi pelarutan.

Entalpi kisi adalah tenaga yang diperlukan untuk memecah kisi ion dan membentuk ion gas, proses yang selalu endotermik, kerana tenaga mesti dibekalkan kepada pepejal untuk memisahkannya menjadi ion penyusunnya dan membawanya ke keadaan gas.

Sebaliknya, proses penghidratan selalu eksotermik, kerana ion terhidrat lebih stabil daripada ion dalam keadaan gas.

Dengan cara ini, penciptaan larutan boleh menjadi eksotermik atau endotermik, bergantung pada sama ada pemecahan kisi ion zat terlarut memerlukan lebih banyak atau lebih sedikit tenaga daripada yang diberikan hidrasi.

Pengukuran dengan kalorimeter

Dalam praktiknya adalah mungkin untuk mengukur ΔH dalam kalorimeter, yang pada dasarnya terdiri dari bekas bertebat yang dilengkapi dengan termometer dan batang pengadun.

Bagi bekas itu, air hampir selalu dituangkan ke dalamnya, yang merupakan cecair kalorimetrik, kerana sifatnya adalah rujukan universal untuk semua cecair.

Kalorimeter lama yang digunakan oleh Lavoisier. Sumber: Gustavocarra.

Sudah tentu bahan kalorimeter juga terlibat dalam pertukaran haba, selain air. Tetapi kapasiti haba keseluruhan pemasangan, yang disebut pemalar kalorimeter, dapat ditentukan secara berasingan dari tindak balas dan kemudian diambil kira ketika berlaku.

Keseimbangan tenaga adalah seperti berikut, mengingat keadaan bahawa tidak ada kebocoran tenaga dalam sistem:

- Air cair terbentuk:

Liquid O ₂ + ½ H ₂ → H ₂ O _cecair ; Δ H ^o = -285.9 kJ / mol

- Sekarang anda harus membuat penyelesaian:

_Pepejal K + H ₂ O → ½ H ₂ + KOH _berair ; Δ H ^o = -2011 kJ / mol

Perhatikan bahawa tanda entalpi disintegrasi KOH telah terbalik, yang disebabkan oleh Hess's Hukum: ketika reaktan diubah menjadi produk, perubahan entalpi tidak bergantung pada langkah-langkah yang diikuti dan kapan persamaan perlu dibalikkan , seperti dalam kes ini, entalpi berubah tanda.

Imbangan tenaga adalah jumlah algebra entalpi:

-Latihan 2

Entalpi larutan untuk tindak balas seterusnya ditentukan dalam kalorimeter tekanan malar dan pemalar kalorimeter diketahui 342,5 J / K. Apabila 1,423 g natrium sulfat Na ₂ SO _{4 adalah} larut dalam 100,34 g air, perubahan suhu adalah 0,037 K. Kira entalpi standard penyelesaian untuk Na ₂ SO ₄ dari data ini.

Penyelesaian

Entalpi standard penyelesaian dipecahkan dari persamaan yang diberikan di atas:

Untuk natrium sulfat: M _s = 142.04 g / mol; m _s = 1.423 g

Dan untuk air: m _air = 100.34 g; M _air = 18.02 g / mol; C _{air; m} = 75.291 J / K mol

Δ T = 0.037 K

_Kalorimeter C = 342.5 J / K

Rujukan

1. Cengel, Y. 2012. Termodinamik. 7th Ed. Mc.Graw Hill. 782 - 790
2. Engel, T. 2007. Pengantar Fisikokimia: Termodinamik. Pendidikan Pearson. 63-78.
3. Giancoli, D. 2006. Fizik: Prinsip dengan Aplikasi. 6hb .. Dewan Prentice Ed. 384-391.
4. Maron, S. 2002. Asas Fizikokimia. Limusa. 152-155.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. 7hb. Pembelajaran Ed. Cengage. 553-567.