Πώς σχετίζεται η ενθαλπία της αντίδρασης που σχετίζεται με τον σχηματισμό ενθαλπιών για προϊόντα και αντιδραστήρια;

Νόμος του Hess

Ο νόμος του Hess δηλώνει ότι η αλλαγή ενθαλπίας μιας αντίδρασης είναι ανεξάρτητη από τη διαδρομή που λαμβάνεται, πράγμα που σημαίνει ότι εξαρτάται μόνο από τις αρχικές και τελικές καταστάσεις. Αυτή η αρχή μας επιτρέπει να υπολογίσουμε την ενθαλπία μιας αντίδρασης χρησιμοποιώντας τις ενθαλπίες σχηματισμού των προϊόντων και των αντιδραστηρίων.

Η εξίσωση

Η εξίσωση για τον υπολογισμό της ενθαλπίας της αντίδρασης χρησιμοποιώντας ενθαλπίες σχηματισμού είναι:

ΔH rxn =Σ ΔH f ° (προϊόντα) - σ δH f ° (αντιδραστήρια)

Οπου:

* ΔH rxn είναι η ενθαλπία αλλαγή της αντίδρασης

* Σ ΔH f ° (προϊόντα) είναι το άθροισμα των τυποποιημένων ενθαλπίων του σχηματισμού των προϊόντων

* Σ ΔH f ° (αντιδραστήρια) είναι το άθροισμα των τυποποιημένων ενθαλπίων σχηματισμού των αντιδραστηρίων

Επεξήγηση

Η ενθαλπία του σχηματισμού (ΔH f °) μιας ουσίας είναι η αλλαγή ενθαλπίας όταν σχηματίζεται ένα mole της ουσίας από τα στοιχεία της στις τυποποιημένες καταστάσεις τους υπό τυποποιημένες συνθήκες (συνήθως 298 K και 1 atm).

Η εξίσωση ουσιαστικά αναφέρει ότι η αλλαγή ενθαλπίας μιας αντίδρασης είναι ίση με τη διαφορά μεταξύ της συνολικής ενθαλπίας των προϊόντων και της συνολικής ενθαλπίας των αντιδραστηρίων. Δεδομένου ότι η ενθαλπία του σχηματισμού αντιπροσωπεύει την αλλαγή ενθαλπίας για τη δημιουργία ενός γραμμομόρου μιας ουσίας από τα στοιχεία της, συνοψίζοντας τις ενθαλπίες σχηματισμού για όλα τα προϊόντα και τα αντιδραστήρια, παίρνουμε τη συνολική αλλαγή ενθαλπίας για την αντίδραση.

Παράδειγμα

Εξετάστε την καύση του μεθανίου (ch ₄ )

Ch 4 (ζ) + 2ο 2 (ζ) → Co 2 (ζ) + 2H 2 O (L)

Για να υπολογίσουμε την ενθαλπία αυτής της αντίδρασης, χρειαζόμαστε τις τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού για κάθε ένωση:

* ΔH f ° (ch 4 ) =-74.8 kJ/mol

* ΔH f ° (o ₂ ) =0 kJ/mol (στοιχείο στην τυπική του κατάσταση)

* ΔH f ° (CO 2 ) =-393.5 kJ/mol

* ΔH f ° (h ₂ O) =-285.8 kJ/mol

Χρήση της παραπάνω εξίσωσης:

ΔH rxn =[(-393.5 kJ/mol) + 2 (-285.8 kJ/mol)]-[(-74.8 kJ/mol) + 2 (0 kJ/mol)]

ΔH rxn =-890.3 kJ/mol

Επομένως, η ενθαλπία της καύσης του μεθανίου είναι -890,3 kJ/mol, που σημαίνει ότι 890,3 kJ θερμότητας απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

Βασικά σημεία

* Η ενθαλπία του σχηματισμού για στοιχεία στις τυποποιημένες καταστάσεις τους είναι πάντα μηδενική.

* Η ενθαλπία της αντίδρασης που υπολογίζεται χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο είναι για την αντίδραση που εμφανίζεται υπό τυποποιημένες συνθήκες.

* Η ενθαλπία της αντίδρασης μπορεί να είναι θετική (ενδοθερμική αντίδραση) ή αρνητική (εξωθερμική αντίδραση) ανάλογα με την ενθαλπία των τιμών σχηματισμού.