CARE ESTE ENTALPIA FORMĂRII? (CU EXERCIȚII) - FIZIC - 2025

Entalpia Formarea este schimbarea entalpie suferite în formarea unui mol de compus sau substanță în condiții standard. Prin condiție de presiune standard se înțelege când reacția de formare este realizată la presiunea atmosferică a unei atmosfere și la temperatura camerei de 25 de grade Celsius sau 298,15 Kelvin.

Starea normală a elementelor reactive într-o reacție de formare se referă la cea mai comună stare de agregare (solidă, lichidă sau gazoasă) a acestor substanțe în condiții standard de presiune și temperatură.

În reacția de formare a unui compus, căldura este schimbată cu mediul înconjurător. Sursa: pixabay

Starea normală se referă, de asemenea, la cea mai stabilă formă alotropă a acestor elemente reactive în condiții de reacție standard.

Entalpia H este o funcție termodinamică care este definită ca energia internă U plus produsul presiunii P și volumul V al substanțelor care iau parte la reacția chimică de formare a unei substanțe alunițe:

H = U + P ∙ V

Entalpia are dimensiuni de energie și în Sistemul internațional de măsurători este măsurată în Joules.

Entalpie standard

Simbolul pentru entalpie este H, dar în cazul specific al entalpiei de formare, se notează prin ΔH0f pentru a indica faptul că se referă la modificarea experimentată de această funcție termodinamică în reacția de formare a unei alunițe a unui anumit compus în condiții standard.

În notație, superscriptul 0 indică condițiile standard, iar abonamentul f indică formarea unui mol de substanță care pornește de la reactanți în starea de agregare și cea mai stabilă formă alotropă a reactanților în condițiile standard.

Căldura de formare

Prima lege stabilește că căldura schimbată într-un proces termodinamic este egală cu variația energiei interne a substanțelor implicate în proces, plus munca depusă de aceste substanțe în proces:

Q = ΔU + W

În cazul de față, reacția se desfășoară la presiune constantă, în mod specific la presiunea unei atmosfere, astfel încât munca va fi produsul presiunii și modificarea volumului.

Apoi, căldura de formare a unui anumit compus pe care o vom indica prin Q0f este legată de modificarea energiei interne și a volumului în felul următor:

Q0f = ΔU + P ΔV

Dar amintind definiția entalpiei standard, avem următoarele:

Q0f = ΔH0f

Diferența dintre entalpie și căldura de formare

Această expresie nu înseamnă că căldura de formare și entalpia de formare sunt aceleași. Interpretarea corectă este că căldura schimbată în timpul reacției de formare a provocat o schimbare a entropiei substanței formate în raport cu reactanții în condiții standard.

Pe de altă parte, întrucât entalpia este o funcție termodinamică extinsă, căldura de formare se referă întotdeauna la o aluniță a compusului format.

Dacă reacția de formare este exotermică, entalpia de formare este negativă.

Dimpotrivă, dacă reacția de formare este endotermică, entalpia de formare este pozitivă.

Ecuații termochimice

Într-o ecuație de formare termochimică, nu numai indicanții și produsele trebuie indicate. În primul rând, este necesar ca ecuația chimică să fie echilibrată astfel încât cantitatea compusului format să fie întotdeauna de 1 mol.

Pe de altă parte, starea de agregare a reactanților și a produselor trebuie indicată în ecuația chimică. Dacă este necesar, trebuie indicată și forma alotropă a aceluiași, deoarece căldura de formare depinde de toți acești factori.

Într-o ecuație de formare termochimică, trebuie indicată și entalpia de formare.

Să ne uităm la câteva exemple de ecuații termochimice bine prezentate:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); ΔH0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol

Considerații importante

- Toate sunt echilibrate pe baza formării a 1 mol de produs.

- Este indicată starea de agregare a reactivilor și a produsului.

- Este indicată entalpia de formare.

Rețineți că entalpia de formare depinde de starea de agregare a produsului. Dintre cele trei reacții, cea mai stabilă în condiții standard este a doua.

Întrucât ceea ce contează într-o reacție chimică și în special într-o reacție de formare este schimbarea entropiei și nu entropia însăși, este de acord că elementele pure în forma lor moleculară și starea de agregare naturală în condiții standard au entropie de formare. nul.

Aici sunt cateva exemple:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (e); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (grafit); ΔH0f = 0 kJ / mol

Exerciții rezolvate

-Exercitiul 1

Știind că pentru formarea etenei (C2H4) este necesar să se contribuie cu 52 kJ de căldură pentru fiecare aluniță și că reactanții săi sunt hidrogen și grafit, scrieți ecuația termochimică pentru formarea etenei.

Soluţie

Mai întâi ridicăm ecuația chimică și o echilibrăm pe baza unui mol de etenă.

Apoi, avem în vedere că este necesar să se asigure căldură pentru a avea loc reacția de formare, ceea ce indică faptul că este o reacție endotermică și, prin urmare, entropia de formare este pozitivă.

2 C (grafit solid) + 2 H2 (gaz) → C2H4 (gaz); ΔH0f = +52 kJ / mol

-Exercitiul 2

În condiții standard, hidrogenul și oxigenul sunt amestecate într-un recipient de 5 litri. Oxigenul și hidrogenul reacționează complet fără niciunul dintre reactanți pentru a forma peroxid de hidrogen. 38,35 kJ de căldură au fost eliberate în mediu în reacție.

Se menționează ecuația chimică și termochimică. Calculați entropia formării peroxidului de hidrogen.

Soluţie

Reacția de formare a peroxidului de hidrogen este:

H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (lichid)

Rețineți că ecuația este deja echilibrată pe baza unui mol de produs. Adică este nevoie de un mol de hidrogen și un mol de oxigen pentru a produce un mol de peroxid de hidrogen.

Însă afirmația problemei ne spune că hidrogenul și oxigenul sunt amestecate într-un recipient de 5 litri în condiții standard, așa că știm că fiecare dintre gazele ocupă 5 litri.

Utilizarea condițiilor standard pentru obținerea ecuației termochimice

Pe de altă parte, prin condiții standard, presiunea de 1 atm = 1.013 x 10⁵ Pa și temperatura de 25 ° C = 298,15 K.

În condiții standard, 1 mol de gaz ideal va ocupa 24,47 L, după cum se poate verifica din următorul calcul:

V = (1 mol * 8,3145 J / (mol * K) * 298,15 K) / 1,03 x 10⁵ Pa = 0,02447 m³ = 24,47 L.

Deoarece este disponibil 5 litri, atunci numărul de moli din fiecare dintre gaze este dat de:

5 litri / 24,47 litri / mol = 0,204 moli din fiecare gaze.

Conform ecuației chimice echilibrate, se vor forma 0,204 moli de peroxid de hidrogen, eliberând 38,35 kJ de căldură în mediu. Adică, 38,35 kJ / 0,204 aluni = 188 kJ / mol sunt necesari pentru a forma un mol de peroxid.

De asemenea, deoarece căldura este eliberată în mediu în timpul reacției, atunci entalpia de formare este negativă. În final rezultând următoarea ecuație termochimică:

H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (lichid); ΔH0f = -188 kJ / mol

Referințe

1. Castane E. Entalpie în reacții chimice. Recuperat de la: lidiaconlaquimica.wordpress.com
2. Termochimie. Entalpie de reacție. Recuperat din: recursostic.educacion.es
3. Termochimie. Definiția entalpiei de reacție standard. Recuperat de la: quimitube.com
4. Termochimie. Definiția entalpiei de formare și exemple. Recuperat de la: quimitube.com
5. Wikipedia. Entalpie standard de reacție. Recuperat de la: wikipedia.com
6. Wikipedia. Entalpie de formare. Recuperat de la: wikipedia.com