ENTALPI TINDAK BALAS: DEFINISI, TERMOKIMIA, LATIHAN - FIZIKAL - 2026

The entalpi tindak balas adalah fungsi termodinamik yang membolehkan mengira haba yang diperoleh atau disampaikan dalam tindak balas kimia, dengan syarat bahawa tindak balas ini telah berlaku pada tekanan malar. Ia didefinisikan sebagai tenaga dalaman U ditambah produk tekanan P dengan isipadu V bahan yang mengambil bahagian dalam tindak balas kimia, seperti berikut: H = U + P ∙ V

Oleh itu entalpi mempunyai dimensi tenaga, dan dalam Sistem pengukuran antarabangsa ia diukur dalam Joules. Untuk memahami hubungan entalpi dengan haba yang ditukar dalam tindak balas kimia, perlu mengingat hukum termodinamik pertama, yang menyatakan yang berikut: Q = ΔU + W

Rajah 1. Dalam pembakaran gas, entalpi menurun. Sumber: pixabay

Undang-undang pertama menetapkan bahawa haba yang ditukar dalam proses termodinamik sama dengan variasi tenaga dalaman zat-zat yang terlibat dalam proses ditambah kerja yang dilakukan oleh bahan-bahan ini dalam proses tersebut.

Dalam sebarang proses, karya W dikira dengan hubungan berikut:

Dalam ungkapan di atas Vi adalah isipadu awal, Vf isipadu akhir dan P tekanan. Sekiranya proses tersebut dilakukan pada tekanan berterusan P, maka hasil kerja akan:

Di mana ΔV adalah perubahan isipadu.

Definisi

Reaksi kimia adalah proses termodinamik yang biasanya berlaku pada tekanan tetap dan sangat kerap pada tekanan atmosfera. Proses termodinamik jenis ini disebut "isobaric", kerana ia berlaku pada tekanan berterusan.

Dalam kes ini undang-undang termodinamik pertama boleh ditulis seperti ini:

Qp = ΔU + P ∙ ΔV

Di mana Qp menunjukkan bahawa haba telah ditukar pada tekanan berterusan. Sekiranya definisi entalpi H = U + P ∙ V diperkenalkan dalam ungkapan sebelumnya, maka kita memperoleh:

Qp = ΔH

Oleh itu, perubahan entalpi positif menunjukkan reaksi yang telah mengambil haba dari persekitaran. Ini adalah tindak balas endotermik.

Sebaliknya, jika perubahan entalpi negatif maka itu adalah reaksi eksotermik.

Sebenarnya, kata entalpi berasal dari kata Yunani entalpien, yang bermaksud "menjadi panas."

Enthalpy juga sering dipanggil panas. Tetapi harus jelas bahawa tidak sama dengan haba, tetapi pertukaran haba semasa proses termodinamik mengubah entalpi.

Hubungan dengan panas

Tidak seperti haba, entalpi adalah fungsi keadaan. Apabila perubahan entalpi dikira, kita menghitung perbezaan dua fungsi yang bergantung secara khusus pada keadaan sistem, seperti tenaga dan isipadu dalaman.

ΔH = ΔU + P ∙ ΔV

Oleh kerana tekanan tetap berterusan dalam tindak balas, maka entalpi reaksi adalah fungsi keadaan yang hanya bergantung pada tenaga dalaman dan isipadu.

Dalam tindak balas kimia, entalpi reaktan dapat didefinisikan sebagai jumlah dari masing-masing; dan bahawa produk sebagai jumlah entalpi semua produk.

Perubahan entalpi dalam tindak balas adalah perbezaan produk tolak daripada reaktan:

Rajah 2. Gambar rajah Enthalpy. Sumber: buatan sendiri.

Dalam reaksi endotermik, entalpi produk lebih besar daripada reaktan; iaitu, tindak balas mengambil haba dari persekitaran. Sebaliknya, dalam reaksi eksotermik, entalpi reaktan lebih besar daripada produk, kerana tindak balas tersebut memberi panas kepada persekitaran.

Entalpi standard

Oleh kerana perubahan entalpi dalam tindak balas kimia boleh bergantung pada tekanan dan suhu, adalah kebiasaan untuk menentukan keadaan tindak balas standard:

Suhu tindak balas piawai: 25 ° C.

Tekanan tindak balas standard: 1 atm = 1 bar.

Entalpi standard dilambangkan seperti ini: H °

Termokimia

Dalam persamaan termokimia, bukan hanya bahan reaktan dan produk, perubahan entalpi juga penting. Enthalpy difahami sebagai reaksi terhadap perubahan yang berlaku selama itu.

Sebagai contoh, mari kita lihat reaksi berikut:

2 H2 (gas) + O2 (gas) → 2 H2O (cecair); ΔH ° = -571.6 kJ (eksotermik).

H2 (gas) + (½) O2 (gas) → H2O (cecair); ΔH ° = -285.8 kJ (eksotermik).

2 H2O (cecair) → 2 H2 (gas) + O2 (gas); ΔH ° = +571.6 kJ (endotermik).

Enthalpy adalah kuantiti termodinamik yang luas

Sekiranya istilah persamaan kimia dikalikan atau dibahagi dengan faktor tertentu, maka entalpi dikalikan atau dibahagi dengan yang sama.

Sekiranya tindak balas diterbalikkan, maka tanda entalpi reaksi juga terbalik.

Latihan yang diselesaikan

-Latihan 1

Gas asetilena C2H2 diperoleh dari reaksi kalsium karbida CaC2 yang datang dalam bentuk butiran dengan air pada suhu dan tekanan persekitaran.

Sebagai data, kita mempunyai entalpi pembentukan reaktan:

ΔH ° (CaC2) = -59.0 kJ / mol

ΔH ° (H20) = -285.8 kJ / mol

Dan semangat pembentukan produk:

ΔH ° (C2H2) = +227.0 kJ / mol

ΔH ° (Ca (OH) 2) = -986.0 kJ / mol

Cari entropi tindak balas standard.

Penyelesaian

Perkara pertama adalah meningkatkan persamaan kimia seimbang:

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

Dan sekarang semangat reaktan, produk dan tindak balas:

- Reagen: -59.0 kJ / mol -2 ∙ 285.8 kJ / mol = -630.6 kJ / mol

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

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

Ia adalah tindak balas eksotermik.

-Latihan 2

Apabila 1 liter asetilena dibakar dalam keadaan standard, berapa banyak haba yang dibebaskan?

Penyelesaian

Setelah seimbang, tindak balas pembakaran asetilena kelihatan seperti ini:

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

Kami memerlukan semangat pembentukan produk:

ΔH ° (CO2) = -393.5 kJ / mol

ΔH ° (H2O (l)) = -285.8 kJ / mol

Pengiraan entalpi

Dengan data ini kita dapat mengira entalpi produk:

ΔH ° (produk) = 2 * (- 393.5 kJ / mol) + (-285.8 kJ / mol) = -1072.8 kJ / mol

Dan entalpi pembentukan reaktan:

ΔH ° (C2H2) = 227.0 kJ / mol

ΔH ° (O2) = 0.0 kJ / mol

Entalpi reaktan adalah:

227.0 kJ / mol + (5/2) * 0.0 = 227.0 kJ / mol

Entalpi tindak balas molar akan menjadi: ΔH ° (produk) - ΔH ° (reaktan) = -1072.8kJ / mol - 227.0 kJ / mol = -1299.8 kJ / mol

Enthalpy pembakaran

Sekarang kita perlu tahu berapa banyak mol asetilena satu liter asetilena dalam keadaan standard. Untuk ini kita akan menggunakan persamaan keadaan gas ideal, dari mana kita akan menyelesaikan bilangan tahi lalat.

Bilangan mol 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

Entalpi pembakaran 1 liter asetilena ialah 0.041 mol * (-1299.8 kJ / mol) = -53.13 kJ

Tanda negatif menunjukkan bahawa ia adalah reaksi eksotermik yang melepaskan 53.13 kJ = 12.69 kcal.

Rujukan

1. Chestnuts E. Enthalpy dalam tindak balas kimia. Dipulihkan dari: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termokimia. Enthalpy tindak balas. Dipulihkan dari: recursostic.educacion.es
3. Termokimia. Definisi entalpi tindak balas piawai. Dipulihkan dari: quimitube.com
4. Wikipedia. Entalpi tindak balas piawai. Dipulihkan dari: wikipedia.com
5. Wikipedia. Entalpi pembentukan. Dipulihkan dari: wikipedia.com