Reaksiyon ısısı nedir?

reaksiyonun ısısı ya da entalpi reaksiyonu (ΔH), sabit bir basınçta meydana gelen kimyasal reaksiyonun entalpisinde meydana gelen değişimdir (Anne Marie Helmenstine, 2014).

Entalpi, tüm durum fonksiyonları olan basınç, hacim ve iç enerjiden kaynaklandığı için entalpi, aynı zamanda bir durumun da fonksiyonudur (Rachel Martin, 2014)..

ΔH veya entalpi değişimi, ΔU'yu bulmak çok zorlaştığında veya bir sistemin iç enerjisindeki değişikliği, eşzamanlı olarak ısı ve iş miktarını ölçerken, sistemin enerji değişimini hesaplamak için bir ölçü birimi olarak ortaya çıktı ara-.

Sabit bir basınç verildiğinde, entalpi değişimi ısıya eşittir ve ΔH = q olarak ölçülebilir.

ΔHº veya ΔHº notasyonu_r daha sonra, reaksiyon ısısının kesin sıcaklığını ve basıncını açıklamak için ortaya çıkar..

Standart reaksiyon entalpisi ΔHº veya ΔHºrxn ile sembolize edilir ve hem pozitif hem de negatif değerler alabilir. ΔHº birimleri, mol başına kilojoule veya kj / mol'dür..

Reaksiyon ısısını anlamak için önceki kavram: ΔH ve ΔHº arasındaki farklar_r.

Δ = entalpi değişimini gösterir (ürünlerin entalpi eksi reaktanların entalpisi).

Pozitif bir değer, ürünlerin daha yüksek entalpi olduğunu veya bunun endotermik bir reaksiyon olduğunu gösterir (ısı gereklidir).

Negatif bir değer, reaktanların daha yüksek entalpi olduğunu veya ekzotermik bir reaksiyon olduğunu gösterir (ısı üretilir).

º = reaksiyonun standart bir entalpi değişimi olduğu ve önceden ayarlanmış bir basınç / sıcaklıkta gerçekleştiği anlamına gelir.

r = bu değişikliğin reaksiyonun entalpisi olduğunu belirtir.

Standart Durum: Bir katı veya sıvının standart hali, 1 bar basınçta veya aynı 1 atmosferde (105 Pa) ve 25 ° C sıcaklıkta veya aynı 298 K sıcaklıkta saf maddedir..

ΔHº_r reaksiyonun standart ısısı ya da reaksiyonun standart entalpisidir ve ΔH olarak da reaksiyonun entalpiğini ölçer. Ancak, ΔHºrxn "standart" şartlar altında gerçekleşir, yani reaksiyon 25 reactionC ve 1 atm'de gerçekleşir..

Standart koşullar altında bir ΔH ölçümünün faydası, sinceH since değerini bir diğeriyle ilişkilendirebilir, çünkü aynı koşullarda ortaya çıkarlar (Clark, 2013).

Eğitim ısı

Standart oluşum ısısı, ΔH_FChemical, bir kimyasalın standart hallerinde, 25 santigrat derecedeki o kimyasal maddenin 1 molünün ve elemanlarının 1 bar'ının oluşumundan emilen veya salınan ısı miktarıdır..

Bir element 25 santigrat derece ve 1 bar'da en kararlı haliyle ve fiziksel haliyle (katı, sıvı veya gaz) ise standart durumdadır (Jonathan Nguyen, 2017).

Örneğin, karbondioksit için standart oluşum ısısı reaktif olarak oksijen ve karbonu belirtir.

Oksijen gaz molekülleri olarak daha kararlıdır VEYA₂, karbon ise katı grafit olarak daha kararlıdır. (Grafit standart koşullarda elmastan daha kararlıdır.)

Tanımı başka bir şekilde ifade etmek için, standart oluşum ısısı özel bir standart ısı reaksiyonu türüdür.

Reaksiyon, standart koşulları altında, standart hallerinde, bir mol kimyasal elementinin 1 molünün oluşumudur..

Formasyonun standart ısısına da formasyonun standart entalpi denir (gerçekte entalpi de bir değişiklik olsa da).

Tanım olarak, kendisinin bir elemanının oluşumu entalpide herhangi bir değişiklik üretmez, bu nedenle tüm elemanlar için standart reaksiyon ısısı sıfırdır (Cai, 2014).

Reaksiyon entalpisinin hesaplanması

1- Deneysel hesaplama

Entalpi, bir kalorimetre kullanılarak deneysel olarak ölçülebilir. Bir kalorimetre, bir örneğin aktivasyon enerjisi sağlayan elektrik kablolarıyla reaksiyona girdiği bir araçtır. Numune sürekli olarak sallanan su ile çevrili bir kapta bulunur.

Numune reaksiyona girerken meydana gelen sıcaklık değişimi ile ölçülürken ve suyun ve kütlenin ısısı belli olduğunda, reaksiyonu serbest bırakan veya emen ısı, denklem q = Cesp x m x ΔT ile hesaplanır..

Bu denklemde q, ısıdır, Cesp, bu durumda gram başına 1 kaloriye eşit sudaki özgül ısıdır, m, su kütlesidir ve ΔT, sıcaklıktaki değişimdir..

Kalorimetre sabit bir basınca sahip yalıtılmış bir sistemdir, yani ΔH_r= q

2- Teorik hesaplama

Entalpi değişimi, bir reaksiyonun özel yoluna bağlı değildir, ancak sadece ürünlerin ve reaktiflerin toplam enerji seviyesine bağlıdır. Entalpi, devletin bir işlevidir ve dolayısıyla katkı maddesidir..

Bir tepkimenin standart entalpi değerini hesaplamak için, tepkenlerin oluşumunun standart entalpiklerini ekleyebilir ve bunu, ürünlerin oluşumunun standart entalpi toplamının toplamından çıkarabiliriz (Sınırsız, S.F.). Matematiksel olarak söylenen, bu bize verir:

öH_r° = Σ ΔH_FProducts (ürün) - Σ ΔH_Fº (reaktanlar).

Reaksiyonların entalpileri, normal koşullar altında (1 bar basınç ve 25 derece santigrat sıcaklıkta) reaktif oluşumunun entalpilerinden hesaplanır..

Bu termodinamik prensibini açıklamak için, metan (CH) yanma reaksiyonunun entalpisini hesaplayacağız.₄) aşağıdaki formüle göre:

CH₄ (g) + 2O₂ (g) → CO₂ (g) + 2H₂O (g)

Standart tepkime entalpisini hesaplamak için, tepkimeye giren her tepken ve ürün için standart oluşum entalitelerine bakmamız gerekir..

Bunlar genellikle bir ekte veya birkaç çevrimiçi tabloda bulunur. Bu reaksiyon için ihtiyaç duyduğumuz veriler:

'H_F° CH₄ (g) = -75 kjoul / mol.

'H_Fº O₂ (g) = 0 kjoul / mol.

'H_Fº CO₂ (g) = -394 kjoul / mol.

'H_Fº H₂O (g) = -284 kjoul / mol.

Standart durumda olduğundan, oksijen gazı için standart oluşum entalpisinin 0 kJ / mol olduğunu unutmayın..

Ardından, standart eğitim entalpimizi özetliyoruz. Birimlerin kJ / mol olduğundan, dengeli reaksiyon denklemindeki stokiyometrik katsayılarla çarpmamız gerektiğine dikkat edin (Leaf Group Ltd, S.F.).

Σ ΔH_Fº (ürün) = ΔH_Fº CO₂ +2 ΔH_Fº H₂Ey

Σ ΔH_F8 (ürünler) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol

Σ ΔH_Fº (reaktifler) = ΔH_F° CH₄ + öH_Fº O₂

Σ ΔH_F8 (reaktanlar) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol

Şimdi, reaksiyonun standart entalpisini bulabiliriz:

öH_r° = Σ ΔH_FProducts (ürün) - Σ ΔH_Fº (reaktanlar) = (- - 962) - (--75) =

öH_r° = - 887kJ / mol.

referanslar

1. Anne Marie Helmenstine. (2014, 11 Haziran). Tepkime Tanımının Entalpisi. Thoughtco'den alındı: thoughtco.com.
2. (S.F.). Standart Reaksiyon Entalpisi. Sınırsız kurtarıldı: boundless.com.
3. Cai, E. (2014, 11 Mart). standart oluşum ısısı. Chemicaltatistician'dan kurtarıldı: chemicaltatistician.wordpress.com.
4. Clark, J. (2013, May). Çeşitli entalpi değişim tanımları. Chemguide.co.uk sitesinden alındı: chemguide.co.uk.
5. Jonathan Nguyen, G. L. (2017, 9 Şubat). Standart Oluşum Entalpisi. Chem.libretexts.org sitesinden alındı: chem.libretexts.org.
6. Leaf Group Ltd. (S.F.). Tepkime Entalpileri Nasıl Hesaplanır? Bilimden kurtarıldı: sciencing.com.
7. Rachel Martin, E. Y. (2014, 7 Mayıs). Reaksiyon ısısı. Chem.libretexts.org sitesinden alındı: chem.libretexts.org.