- Konsep sebelumnya untuk memahami kepanasan tindak balas: perbezaan antara ΔH dan ΔHº
- Panas pembentukan
- Pengiraan entalpi tindak balas
- 1- Pengiraan eksperimental
- 2- Pengiraan teori
- Rujukan
The haba tindak balas atau entalpi tindak balas (ΔH) ialah perubahan entalpi tindak balas kimia yang berlaku pada tekanan malar. Ini adalah unit pengukuran termodinamik yang berguna untuk mengira jumlah tenaga per mol yang dilepaskan atau dihasilkan dalam tindak balas.
Oleh kerana entalpi berasal dari tekanan, isipadu, dan tenaga dalaman, yang semuanya adalah fungsi keadaan, entalpi juga merupakan fungsi keadaan.
ΔH, atau perubahan entalpi muncul sebagai unit pengukuran yang dimaksudkan untuk mengira perubahan tenaga sistem ketika menjadi terlalu sukar untuk mencari ΔU, atau perubahan dalam tenaga dalaman sistem, secara bersamaan mengukur jumlah panas dan kerja saling bertukar.
Dengan tekanan berterusan, perubahan entalpi sama dengan haba dan dapat diukur sebagai ΔH = q.
Catatan ΔHº atau ΔHº r kemudian timbul untuk menjelaskan suhu yang tepat dan tekanan haba ΔH tindak balas.
Entalpi piawai tindak balas dilambangkan oleh ΔHº atau ΔHºrxn dan dapat mengandaikan nilai positif dan negatif. Unit untuk ΔHº adalah kiloJoule per mol, atau kj / mol.
Konsep sebelumnya untuk memahami kepanasan tindak balas: perbezaan antara ΔH dan ΔHº
Δ = mewakili perubahan entalpi (entalpi produk tolak entalpi reaktan).
Nilai positif menunjukkan bahawa produk mempunyai entalpi yang lebih tinggi, atau itu adalah reaksi endotermik (diperlukan panas).
Nilai negatif menunjukkan bahawa reaktan mempunyai entalpi yang lebih tinggi, atau bahawa ia adalah reaksi eksotermik (haba dihasilkan).
Means = bermaksud bahawa reaksi adalah perubahan entalpi standard, dan berlaku pada tekanan / suhu yang telah ditetapkan.
r = menunjukkan bahawa perubahan ini adalah entalpi tindak balas.
Keadaan Piawai: keadaan standard pepejal atau cecair adalah bahan murni pada tekanan 1 bar atau sama dengan 1 atmosfer (105 Pa) dan suhu 25 ° C, atau apa yang sama 298 K .
The ΔHº r adalah haba standard tindak balas atau entalpi standard tindak balas, dan seperti ΔH ia juga mengukur entalpi tindak balas. Walau bagaimanapun, ΔHºrxn berlaku dalam keadaan "standard", yang bermaksud bahawa tindak balas berlaku pada suhu 25 ° C dan 1 atm.
Manfaat pengukuran ΔH dalam keadaan standard terletak pada kemampuan untuk mengaitkan satu nilai ΔHº dengan yang lain, kerana ia berlaku dalam keadaan yang sama.
Panas pembentukan
Haba standard pembentukan, ΔH f º, suatu bahan kimia ialah jumlah haba yang diserap atau dibebaskan dari pembentukan 1 mol bahan kimia tersebut pada 25 darjah Celsius dan 1 bar unsurnya dalam keadaan standardnya.
Unsur berada dalam keadaan standard jika berada dalam bentuk yang paling stabil dan keadaan fizikalnya (pepejal, cecair atau gas) pada 25 darjah Celsius dan 1 bar.
Sebagai contoh, haba standard pembentukan karbon dioksida melibatkan oksigen dan karbon sebagai reaktan.
Oksigen lebih stabil seperti molekul gas O 2 , sementara karbon lebih stabil sebagai grafit pepejal. (Grafit lebih stabil daripada berlian dalam keadaan standard).
Untuk menyatakan definisi dengan cara lain, pembentukan haba piawai adalah jenis khas tindak balas haba piawai.
Tindak balasnya adalah pembentukan 1 mol bahan kimia dari unsur-unsurnya dalam keadaan standardnya dalam keadaan standard.
Panas pembentukan yang standard juga disebut entalpi pembentukan yang standard (walaupun sebenarnya adalah perubahan entalpi).
Secara definisi, pembentukan unsur itu sendiri tidak akan menghasilkan perubahan entalpi, jadi haba tindak balas standard untuk semua elemen adalah sifar (Cai, 2014).
Pengiraan entalpi tindak balas
1- Pengiraan eksperimental
Enthalpy dapat diukur secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter. Kalorimeter adalah instrumen di mana sampel bertindak balas melalui kabel elektrik yang memberikan tenaga pengaktifan. Sampel berada di dalam bekas yang dikelilingi oleh air yang selalu dikacau.
Dengan mengukur dengan perubahan suhu yang berlaku ketika sampel bertindak balas, dan mengetahui kepanasan spesifik air dan jisimnya, haba yang dilepaskan atau diserap oleh tindak balas dihitung menggunakan persamaan q = Cesp xmx ΔT.
Dalam persamaan ini q ialah haba, Cesp adalah haba tentu dalam air ini yang sama dengan 1 kalori per gram, m adalah jisim air dan ΔT adalah perubahan suhu.
Kalorimeter adalah sistem terpencil yang mempunyai tekanan tetap, jadi ΔH r = q
2- Pengiraan teori
Perubahan entalpi tidak bergantung pada jalan tindak balas tertentu, tetapi hanya pada tahap tenaga global produk dan reaktan. Enthalpy adalah fungsi keadaan, dan dengan itu, ia adalah bahan tambahan.
Untuk mengira entalpi piawai tindak balas, kita dapat menambahkan entalpi piawai pembentukan reaktan dan mengurangkannya dari jumlah entalpi standard pembentukan produk (Boundless, SF). Dinyatakan secara matematik, ini memberi kita:
.DELTA.H r ° = Σ .DELTA.H f ° (produk) - Σ .DELTA.H f ° (reaktan).
Enthalpies reaksi biasanya dikira dari entalpi pembentukan reaktan dalam keadaan normal (tekanan 1 bar dan suhu 25 darjah Celsius).
Untuk menerangkan prinsip termodinamika ini, kami akan menghitung entalpi tindak balas untuk pembakaran metana (CH 4 ) mengikut formula:
CH 4 (g) + 2O 2 (g) → CO 2 (g) + 2H 2 O (g)
Untuk mengira entalpi piawai tindak balas, kita perlu mencari entalpi standard pembentukan bagi setiap reaktan dan produk yang terlibat dalam tindak balas.
Ini biasanya terdapat di lampiran atau dalam pelbagai jadual dalam talian. Untuk reaksi ini, data yang kami perlukan adalah:
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.
H f H 2 O (g) = -284 kjoul / mol.
Perhatikan bahawa kerana dalam keadaan standard, entalpi pembentukan gas oksigen standard adalah 0 kJ / mol.
Di bawah ini, kami meringkaskan semangat pembentukan yang standard. Perhatikan bahawa kerana unit berada dalam kJ / mol, kita perlu mengalikan dengan pekali stoikiometrik dalam persamaan tindak balas seimbang (Leaf Group Ltd, SF).
.DELTA.H Σ f ° (produk) .DELTA.H = f º CO 2 +2 .DELTA.H f º H 2 O
Σ ΔH f º (produk) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol
.DELTA.H Σ f ° (reaktan) .DELTA.H = f º CH 4 + AH f º O 2
Σ ΔH f º (reaktan) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol
Sekarang, kita dapat mengetahui entalpi standard tindak balas:
ΔH r ° = Σ ΔH f º (produk) - Σ ΔH f º (reaktan) = (- 962) - (- 75) =
ΔH r ° = - 887kJ / mol.
Rujukan
- Anne Marie Helmenstine. (2014, 11 Jun). Enthalpy Definisi Reaksi. Dipulihkan dari thinkco: thinkco.com.
- (SF). Enthalpy Reaksi standard. Dipulihkan dari bindless: bindless.com.
- Cai, E. (2014, 11 Mac). haba pembentukan yang standard. Dipulihkan dari chemicalstatistician: chemicalstatistician.wordpress.com.
- Clark, J. (2013, Mei). Pelbagai definisi perubahan entalpi. Dipulihkan dari chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
- Jonathan Nguyen, GL (2017, 9 Februari). Enthalpy Pembentukan Standard. Dipulihkan dari chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
- Leaf Group Ltd. (SF). Cara Mengira Enthalpies of Reaction. Dipulihkan dari sciencing: sciencing.com.
- Rachel Martin, EY (2014, 7 Mei). Haba Tindak Balas. Dipulihkan dari chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.