JAKÁ JE ENTALPIE FORMACE? (S CVIKY) - FYZICKÝ - 2025

Entalpie formace je entalpie změna utrpěla při tvorbě jednoho molu sloučeniny nebo látky, za standardních podmínek. Standardním tlakovým stavem se rozumí, když se formovací reakce provádí při atmosférickém tlaku jedné atmosféry a při pokojové teplotě 25 stupňů Celsia nebo 298,15 Kelvinů.

Normální stav reaktivních prvků ve formační reakci označuje nejběžnější stav agregace (pevné, kapalné nebo plynné) těchto látek za standardních podmínek tlaku a teploty.

Při reakci tvorby sloučeniny se teplo mění s okolím. Zdroj: pixabay

Normální stav také označuje nejstabilnější allotropickou formu těchto reaktivních prvků za standardních reakčních podmínek.

Entalpie H je termodynamická funkce, která je definována jako vnitřní energie U plus součin tlaku P a objemu V látek, které se účastní chemické reakce tvorby molů látky:

H = U + P ∙ V

Enthalpy má rozměry energie a v mezinárodním systému měření se měří v Joulech.

Standardní entalpie

Symbol pro entalpii je H, ale ve specifickém případě entalpie formace je označen ΔH0f, což znamená, že se týká změny, ke které dochází touto termodynamickou funkcí v reakci tvorby molu určité sloučeniny za standardních podmínek.

V notaci horní index 0 označuje standardní podmínky a dolní index f označuje tvorbu jednoho molu látky vycházejícího z reaktantů ve stavu agregace a nejstabilnější alotropické formy reaktantů za standardních podmínek.

Teplo formace

První zákon stanoví, že teplo vyměňované v termodynamickém procesu je stejné jako změna vnitřní energie látek zapojených do procesu plus práce, kterou tyto látky v procesu provádějí:

Q = ΔU + W

V tomto případě se reakce provádí při konstantním tlaku, konkrétně při tlaku jedné atmosféry, takže práce bude výsledkem tlaku a změny objemu.

Pak se teplo tvorby určité sloučeniny, které označíme Q0f, vztahuje ke změně vnitřní energie a objemu následujícím způsobem:

Q0f = ΔU + P ΔV

Ale s ohledem na definici standardní entalpie máme toto:

Q0f = AH0f

Rozdíl mezi entalpií a formovacím teplem

Tento výraz neznamená, že teplo formace a entalpie formace jsou stejné. Správná interpretace je taková, že teplo vyměňované během formovací reakce způsobilo změnu entropie látky vytvořené vzhledem k reaktantům za standardních podmínek.

Na druhé straně, protože entalpie je rozsáhlá termodynamická funkce, teplo tvoření se vždy vztahuje na jeden mol vytvořené sloučeniny.

Pokud je formační reakce exotermická, je entalpie formace negativní.

Naopak, pokud je formační reakce endotermická, pak entalpie formace je pozitivní.

Termochemické rovnice

V termochemické rovnici formace musí být uvedeny nejen reaktanty a produkty. Zaprvé je nutné, aby chemická rovnice byla vyvážena tak, aby množství vytvořené sloučeniny bylo vždy 1 mol.

Na druhé straně musí být v chemické rovnici uveden stav agregace reakčních složek a produktů. Je-li to nutné, musí být uvedena i jeho alotropická forma, protože teplo vzniku závisí na všech těchto faktorech.

V termochemické rovnici formace musí být také uvedena entalpie formace.

Podívejme se na některé příklady dobře uspořádaných termochemických rovnic:

H2 (g) + 1/2 (g) → H2O (g); H0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + 1/2 (g) → H2O (1); H0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + 1/2 (g) → H2O (s); H0f = -292,6 kJ / mol

Důležité úvahy

- Všechny jsou vyvážené na základě tvorby 1 molu produktu.

- Je uveden stav agregace reagencií a produktu.

- Je uvedena entalpie formace.

Uvědomte si, že entalpie tvorby závisí na stavu agregace produktu. Ze tří reakcí je nejstabilnější za standardních podmínek druhá.

Protože v chemické reakci a zejména ve formační reakci je důležitá entropická změna a ne entropie samotná, je dohodnuto, že čisté prvky ve své molekulární formě a stav přirozené agregace za standardních podmínek mají formační entropii nula.

Zde jsou nějaké příklady:

O2 (g); AH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); AH0f = 0 kJ / mol

Na (s); AH0f = 0 kJ / mol

C (grafit); AH0f = 0 kJ / mol

Řešená cvičení

-Cvičení 1

S vědomím, že k tvorbě etenu (C2H4) je nutné přispět 52 kJ tepla na každý mol a že jeho reakční složky jsou vodík a grafit, napište termochemickou rovnici pro tvorbu etenu.

Řešení

Nejprve pozvedneme chemickou rovnici a vyrovnáme ji na základě jednoho mol etenu.

Pak vezmeme v úvahu, že je nutné poskytnout teplo, aby mohla probíhat formační reakce, což naznačuje, že se jedná o endotermickou reakci, a proto je entropie formace pozitivní.

2 ° C (tuhý grafit) + 2 H2 (plyn) → C2H4 (plyn); H0f = +52 kJ / mol

- Cvičení 2

Za standardních podmínek se vodík a kyslík mísí v 5-litrové nádobě. Kyslík a vodík reagují úplně bez jakýchkoli reakčních složek za vzniku peroxidu vodíku. Při reakci bylo do prostředí uvolněno 38,35 kJ tepla.

Uveďte chemickou a termochemickou rovnici. Vypočítejte entropii tvorby peroxidu vodíku.

Řešení

Reakce tvorby peroxidu vodíku je:

H2 (plyn) + O2 (plyn) → H2O2 (kapalina)

Všimněte si, že rovnice je již vyrovnaná na základě jednoho mol produktu. To znamená, že jeden mol vodíku a jeden mol kyslíku vytvoří jeden mol peroxidu vodíku.

Prohlášení o problému nám však říká, že vodík a kyslík se mísí v 5 litrové nádobě za standardních podmínek, takže víme, že každý z plynů zabírá 5 litrů.

Použití standardních podmínek k získání termochemické rovnice

Na druhou stranu za standardních podmínek tlak 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa a teplota 25 ° C = 298,15 K.

Za standardních podmínek zabírá 1 mol ideálního plynu 24,47 l, což lze ověřit z následujícího výpočtu:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10 Pa Pa = 0,02447 m3 = 24,47 L.

Protože je k dispozici 5 l, je počet molů každého z plynů dán vztahem:

5 litrů / 24,47 litrů / mol = 0,204 mol každého z plynů.

Podle vyvážené chemické rovnice se vytvoří 0,204 mol peroxidu vodíku, uvolňujícího 38,35 kJ tepla do okolního prostředí. To znamená, že k vytvoření jednoho molu peroxidu je zapotřebí 38,35 kJ / 0,204 molů = 188 kJ / mol.

Protože se během reakce uvolňuje teplo do prostředí, je entalpie tvorby negativní. Výsledkem je následující termochemická rovnice:

H2 (plyn) + O2 (plyn) → H2O2 (kapalina); AH0f = -188 kJ / mol

Reference

1. Kaštany E. Enthalpy v chemických reakcích. Obnoveno z: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termochemie. Entalpie reakce. Obnoveno z: recursostic.educacion.es
3. Termochemie. Definice standardní reakční entalpie. Obnoveno z: quimitube.com
4. Termochemie. Definice entalpie formace a příklady. Obnoveno z: quimitube.com
5. Wikipedia. Standardní entalpie reakce. Obnoveno z: wikipedia.com
6. Wikipedia. Entalpie formace. Obnoveno z: wikipedia.com