Hva er Reaction Heat?
Reaksjons- eller entalitetsreaktoren (ΔH) er endringen i entalpien av en kjemisk reaksjon som skjer ved konstant trykk (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Siden entalpi er avledet av trykk, volum og indre energi, som er alle statlige funksjoner, er entalpi også en funksjon av staten (Rachel Martin, 2014).
ΔH, eller entalpevariasjonen oppstod som en måleenhet for å beregne energibevissingen av et system når det ble for vanskelig å finne ΔU, eller forandre den indre energien til et system, samtidig måle mengden varme og arbeid utveksles.
Gitt et konstant trykk, er entalpevariasjonen lik varmen og kan måles som ΔH = q.
Notasjonen ΔHº eller ΔHº r oppstår da for å forklare nøyaktig temperatur og trykk for varmen av reaksjonen ΔH.
Standard reaksjonsenthalpi er symbolisert av ΔHº eller ΔHºrxn og kan anta både positive og negative verdier. Enhetene for ΔHº er kilojoules per mol, eller kj / mol.
Tidligere konsept for å forstå reaksjonsvarmen: forskjeller mellom ΔH og ΔHº r .
Δ = representerer endringen i enthalpien (entalpy av produktene minus entalpien av reaktantene).
En positiv verdi indikerer at produktene har høyere entalpi, eller at det er en endoterm reaksjon (varme er nødvendig).
En negativ verdi indikerer at reaktantene har høyere entalpi, eller at det er en eksoterm reaksjon (varme produseres).
º = betyr at reaksjonen er en standard entalpiendring, og forekommer ved et forhåndsinnstilt trykk / temperatur.
r = betegner at denne forandringen er reaksjonens entalpi.
Standardstaten: Standardstandarden til et fast stoff eller en væske er den rene substansen ved et trykk på 1 bar eller hva er den samme 1 atmosfæren (105 Pa) og en temperatur på 25 ° C, eller hva er det samme 298 K .
ΔHº r er standard reaksjonsvarme eller standard entalpy av en reaksjon, og som ΔH måler det også entalet av en reaksjon. Imidlertid skjer ΔHºrxn under "standard" forhold, noe som betyr at reaksjonen finner sted ved 25 ° C og 1 atm.
Fordelen med en måling av ΔH under standardbetingelser ligger i evnen til å relatere en verdi av ΔHº med en annen, siden de forekommer under de samme forholdene (Clark, 2013).
Tren varme
Standardvarmen for dannelse, ΔH f º, av en kjemikalie er mengden varme absorbert eller frigjort fra dannelsen av 1 mol av det kjemiske ved 25 grader Celsius og 1 bar av dets elementer i standardstandardene.
Et element er i sin standard tilstand hvis den er i sin mest stabile form og dens fysiske tilstand (fast, flytende eller gass) ved 25 grader Celsius og 1 bar (Jonathan Nguyen, 2017).
For eksempel innebærer standardvarmen av dannelse for karbondioksid oksygen og karbon som reagenser.
Oksygen er mer stabil som O 2 gassmolekyler, mens karbon er mer stabil som solid grafitt. (Grafitt er stabilere enn diamant under standardbetingelser.)
For å uttrykke definisjonen på en annen måte er standardvarmen til dannelse en spesiell type standard reaksjonsvarme.
Reaksjonen er dannelsen av 1 mol av et kjemikalie av dets elementer i standardstandardene under standardbetingelser.
Standardvarmen til formasjonen kalles også standard entalpi av formasjonen (selv om det virkelig er en endring i entalpien).
Per definisjon ville ikke dannelsen av et element i seg selv gi noen endring i entalpi, slik at reaksjonsvarmen for reaksjonen for alle elementer er null (Cai, 2014).
Beregning av reaksjonsenthalpi
1- Eksperimentell beregning
Entalpien kan måles eksperimentelt ved bruk av en kalorimeter. En kalorimeter er et instrument hvor en prøve reageres gjennom elektriske kabler som gir aktiveringsenergien. Prøven er i en beholder omgitt av vann som hele tiden omrøres.
Når man måler med en temperaturendring som oppstår når man reagerer prøven, og ved å vite vannets spesifikke varme og masse, blir varmen som frigjør eller absorberer reaksjonen beregnet ved ligningen q = Cesp xmx AT.
I denne ligningen er q varme, Cesp er den spesifikke varmen i dette tilfellet av vann som er lik 1 kalori per gram, m er massen av vann og ΔT er temperaturendringen.
Kalorimeteret er et isolert system som har konstant trykk, så ΔH r = q
2- Teoretisk beregning
Engalpiendringen er ikke avhengig av den spesielle banen til en reaksjon, men bare på det totale energinivået til produktene og reagensene. Entalalp er en funksjon av staten, og som sådan er additiv.
For å beregne standard entalpien av en reaksjon, kan vi legge til standard enthalpier av dannelse av reaktantene og trekke den fra summen av standard enthalpier av dannelse av produktene (Boundless, SF). Matematisk sagt, gir dette oss:
ΔH r ° = Σ ΔH f º (produkter) - ΣΔH f º (reaktanter).
Enthalpier av reaksjoner beregnes vanligvis fra entalpier av reagensdannelse under normale forhold (trykk på 1 bar og temperatur 25 grader Celsius).
For å forklare dette prinsippet om termodynamikk, vil vi beregne entalpien av reaksjonen for forbrenning av metan (CH4) i henhold til formelen:
CH4 (g) + 2O2 (g) → CO 2 (g) + 2H20 (g)
For å beregne standard-entalpien av reaksjon, må vi se etter standard enthalpier av dannelse for hver av reaktantene og produktene som er involvert i reaksjonen.
Disse er vanligvis funnet i et tillegg eller i flere elektroniske tabeller. For denne reaksjonen er dataene vi trenger:
H f º CH 4 (g) = -75 kjoul / mol.
HfO2 (g) = 0 kjoul / mol.
H f CO 2 (g) = -394 kjoul / mol.
HfH20 (g) = -284 kjoul / mol.
Merk at fordi standard entalpien av dannelse for oksygengass er 0 kJ / mol fordi den er i standardstandard.
Deretter oppsummerer vi våre standard enthalpier av trening. Merk at fordi enhetene er i kJ / mol, må vi multiplisere med de støkiometriske koeffisientene i den balansert reaksjonsligningen (Leaf Group Ltd, SF).
Σ ΔH f º (produkter) = ΔH f º CO 2 + 2 ΔH f º H 2 O
Σ ΔH fº (produkter) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol
ΣΔHf ((reaktanter) = ΔHfCHCH4 + ΔHfOO2
Σ ΔH f º (reaktanter) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol
Nå kan vi finne standard enthalpien av reaksjonen:
ΔH r ° = Σ ΔH fº (produkter) - Σ ΔH fº (reaktanter) = (- 962) - (- 75) =
ΔH r ° = - 887 kJ / mol.
