Πώς χρησιμοποιείτε τις τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού για να υπολογίσετε τη θερμότητα που απελευθερώνεται ανά χιλιόγραμμο μεθανόλη;

Εδώ είναι πώς να υπολογίσετε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται ανά χιλιόγραμμο μεθανόλης χρησιμοποιώντας τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού:

1. Γράψτε την ισορροπημένη αντίδραση καύσης:

Η καύση της μεθανόλης (CH₃OH) παράγει διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) και νερό (H₂O):

`` `

2 ch₃oh (l) + 3 o₂ (g) → 2 co₂ (g) + 4 h₂o (l)

`` `

2. Αναζητήστε τις τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού (ΔH F °):

Θα χρειαστείτε αυτές τις τιμές για τις ουσίες που εμπλέκονται στην αντίδραση. Μπορείτε συνήθως να τα βρείτε σε ένα εγχειρίδιο ή μια ηλεκτρονική βάση δεδομένων. Ακολουθεί ένα παράδειγμα χρησιμοποιώντας τυπικές τιμές:

* ΔH f ° [ch₃oh (l)] =-238.6 kJ/mol

* ΔH f ° [co₂ (g)] =-393.5 kJ/mol

* ΔH f ° [h₂o (l)] =-285.8 kJ/mol

* ΔH f ° [o₂ (g)] =0 kJ/mol (Τα στοιχεία στην τυπική τους κατάσταση έχουν ΔH f ° =0)

3. Υπολογίστε την αλλαγή ενθαλπίας της αντίδρασης (ΔH _rxn °):

Χρησιμοποιήστε τον ακόλουθο τύπο:

`` `

ΔH rxn ° =σ [ΔH f ° (προϊόντα)] - σ [ΔH f ° (αντιδραστήρια)]

`` `

Σε αυτή την περίπτωση:

`` `

ΔH rxn ° =[2 * ΔH f ° (co₂) + 4 * δh f ° (h₂o)] - [2 * ΔH f ° (ch₃oh) + 3 * δh f ° (o₂)]

ΔH rxn ° =[2 * (-393,5 kJ/mol) + 4 * (-285,8 kJ/mol)]-[2 * (-238,6 kJ/mol) + 3 * (0 kJ/mol)]

ΔH rxn ° =-1453.8 kJ/mol

`` `

4. Μετατρέψτε την αλλαγή ενθαλπίας σε KJ ανά χιλιόγραμμο μεθανόλης:

* Μοριακή μάζα μεθανόλης (ch₃oh): 32.04 g/mol =0.03204 kg/mol

* μετατρέψτε το kJ/mol σε kJ/kg:

* Διαιρέστε ΔH rxn ° από τη μοριακή μάζα της μεθανόλης:

`` `

ΔH rxn ° (kJ/kg) =-1453.8 kJ/mol/0.03204 kg/mol =-45364 kJ/kg

`` `

Επομένως, η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται ανά χιλιόγραμμο μεθανόλης κατά τη διάρκεια της καύσης είναι περίπου -45.364 kJ/kg. Το αρνητικό σημάδι υποδεικνύει ότι η αντίδραση είναι εξωθερμική (απελευθερώνει θερμότητα).

Σημαντικές σημειώσεις:

* Η τυπική ενθαλπία των τιμών σχηματισμού που χρησιμοποιούνται είναι για τυποποιημένες συνθήκες (298 K και 1 atm).

* Αυτός ο υπολογισμός προϋποθέτει πλήρη καύση. Στην πραγματικότητα, μπορεί να συμβεί κάποια ελλιπή καύση, με αποτέλεσμα την παραγωγή μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και αιθάλης, που θα επηρέαζαν τη θερμότητα που απελευθερώνεται.