Panaskan penyelesaian bagaimana dikira, aplikasi dan latihan

Dia haba penyelesaian O Entalpi larutan adalah haba yang diserap atau terpisah semasa proses pembubaran sejumlah larutan dalam pelarut, di bawah keadaan tekanan malar.

Apabila tindak balas kimia berlaku, tenaga diperlukan untuk membentuk dan memecahkan pautan yang membolehkan pembentukan bahan baru. Tenaga yang mengalir supaya proses -proses ini berlaku adalah haba, dan termokimia adalah cabang sains yang bertanggungjawab untuk mempelajari mereka.

Sumber: Pixnio.

Mengenai istilah Enthalpía, ini Ia digunakan untuk memanggil aliran haba apabila proses kimia berlaku di bawah keadaan tekanan yang berterusan. Penciptaan istilah ini dikaitkan dengan ahli fizik Belanda Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926), yang sama yang menemui superkonduktiviti.

[TOC]

Bagaimana ia dikira?

Untuk mencari entalpi, perlu bermula dari undang -undang termodinamik pertama, yang menganggap bahawa variasi dalam tenaga dalaman ΔU sistem adalah disebabkan oleh haba yang diserap q dan untuk berfungsi di atasnya oleh ejen luaran:

Δu = q + w

Di mana kerja adalah integral negatif di atas semua jumlah tekanan tekanan dengan perubahan kelantangan pembezaan. Takrif ini bersamaan dengan integral negatif produk skalar daya oleh anjakan vektor dalam kerja mekanikal:

Apabila keadaan tekanan malar yang disebutkan di atas digunakan, P boleh keluar dari integral; Oleh itu kerja itu:

W = -p (v_F -V_{Sama ada}) = -PδV

-Ungkapan untuk entalpi

Sekiranya hasil ini diganti dalam δAtau diperoleh:

Δu = q - pδV

Q = δU + pδV = u_F - Atau_{Sama ada} + P (v_F -V_{Sama ada}) = U_F + Pv_F - (Atau_{Sama ada} + Pv_{Sama ada} )

Jumlah U + pv Ia dipanggil entalpía H, Jadi itu:

Q = h_F - H_{Sama ada} = ΔH

Entalpi diukur dalam joules, kerana ia adalah tenaga.

Ia dapat melayani anda: perbezaan antara kelajuan dan kelajuan (dengan contoh)

Entalpi penyelesaian

Komponen awal penyelesaian adalah larut dan pelarut, dan mereka mempunyai entalpi asal. Apabila penyelesaian ini dijalankan, ia akan mempunyai entalpi sendiri.

Dalam kes ini, anda boleh menyatakan variasi entalpi dalam joules sebagai:

ΔH = h_penyelesaian - H_reagen

Atau dalam bentuk entalpi standard ΔH^{Sama ada}, Di mana hasilnya dalam joule/mol

ΔH^{Sama ada} = H^{Sama ada} _penyelesaian - H^{Sama ada}_reagen

Sekiranya reaksi mengeluarkan haba, tanda ΔH Ia adalah negatif (proses eksotermik), jika ia menyerap haba (proses endotermik) tanda akan positif. Dan secara semulajadi, nilai entalpi penyelesaian bergantung kepada kepekatan penyelesaian akhir.

Aplikasi

Banyak sebatian ionik larut dalam pelarut kutub, seperti air. Penyelesaian garam (natrium klorida) di dalam air atau air garam, biasanya digunakan. Sekarang, entalpi penyelesaian boleh dianggap sebagai sumbangan dua tenaga:

- Satu untuk memecahkan pautan pelarut dan pelarut larut

- Yang lain adalah yang diperlukan dalam pembentukan pautan baru-baru.

Dalam hal pembubaran garam air, ia dikehendaki mengetahui Entalpi reticular pepejal dan juga Enthalpy penghidratan Untuk membentuk penyelesaian, dalam hal air. Sekiranya bukan mengenai air, maka ia dipanggil Entalpi solvation.

The Entalpi reticular Adalah tenaga yang diperlukan untuk pecah rangkaian ionik dan membentuk ion gas, proses yang selalu endothermic, kerana tenaga mesti dibekalkan kepada pepejal untuk memisahkannya ke dalam ion konstituennya dan membawanya ke keadaan gas.

Sebaliknya, proses penghidratan sentiasa eksotermik, kerana ion terhidrat lebih stabil daripada ion dalam keadaan gas.

Dengan cara ini, penciptaan penyelesaiannya boleh menjadi eksotermik atau endotermik.

Dapat melayani anda: fenomena bergelora

Pengukuran dengan kalorimeter

Dalam amalan adalah mungkin untuk mengukur ΔH Dalam calorimeter, yang pada dasarnya terdiri daripada bekas terpencil yang disediakan dengan termometer dan batang yang agitating.

Bagi bekas, air hampir selalu dicurahkan, yang merupakan kecemerlangan cecair kalorimetrik, kerana sifatnya adalah rujukan sejagat untuk semua cecair.

Calorimeter lama yang digunakan oleh Lavoisier. Sumber: Gustavocarra [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/4.0)].

Sudah tentu bahan kalorimeter juga campur tangan dalam pertukaran haba, sebagai tambahan kepada air. Tetapi kapasiti kalori keseluruhan set, yang dipanggil malar daripada kalorimeter, boleh ditentukan secara berasingan dari reaksi dan kemudian mengambil kira apabila ia berlaku.

Keseimbangan tenaga adalah seperti berikut, mengingati keadaan bahawa tiada kebocoran tenaga dalam sistem:

ΔH _penyelesaian + ΔH _air + C _calorimeter ΔT = 0

Dari mana:

ΔH _penyelesaian = - m _air . c _air . ΔT - c _calorimeter ΔT = -q _air - Q _calorimeter

Dan untuk mendapatkan entalpi standard:

Di mana:

- Massa Soluto: m_s

- Berat molekul larut: m_s

- Jisim air: m_air

- Berat molekul air: m_air

- Kapasiti haba molar air: c_{air; m}*

- Perubahan Suhu: ΔT

*C_P.m air adalah 75.291 J/mol . K

Latihan yang diselesaikan

-Latihan 1

Entalpi pembentukan kalium pepejal KOH adalah δH^{Sama ada} = +426 kJ/mol, Air cair h₂Atau ia adalah 285.9 kJ/mol.

Ia juga diketahui bahawa apabila kalium hidroksida logam bertindak balas dengan air cair, hidrogen dan δH^{Sama ada} = -2011 kJ/mol. Dengan data ini, hitung endalpy penyelesaian KOH di dalam air.

Penyelesaian

- KOH tidak puas hati dalam komponennya:

Koh_pepejal → k_pepejal + ½ o₂ + ½ h₂;  ΔH^{Sama ada} = - 426 kJ/mol

- Air cecair terbentuk:

Boleh melayani anda: cabang fizik klasik dan moden

½ o₂ + ½ h₂ → h₂Sama ada_Cecair;  ΔH^{Sama ada} = -285.9 kJ/mol

- Sekarang anda mesti membentuk penyelesaian:

K_pepejal + H₂O → ½ jam₂ + Koh_berair ; ΔH^{Sama ada} = -2011 kJ/mol

Perhatikan bahawa tanda entalpi perpecahan KOH telah dilaburkan, yang disebabkan oleh undang -undang hess: apabila reagen menjadi produk, perubahan entalpi tidak bergantung pada langkah -langkah berturut -turut dan ketika persamaan diperlukan untuk melabur, Dalam kes ini, entalpi perubahan tanda.

Baki tenaga adalah jumlah enthalpies algebra:

- 426 kJ/k - 285.9 kJ/mol - 2011 kJ/mol = -2722.9 kJ/mol

-Latihan 2

Penyelesaian pembubaran untuk tindak balas seterusnya ditentukan dalam kalorimeter tekanan malar dan diketahui bahawa pemalar kalorimeter adalah 342.5 J/k. Apabila 1 larut.423 g natrium sulfat na₂SW₄ dalam 100.34 g air, variasi suhu adalah 0.037 k. Kirakan penyelesaian standard penyelesaian untuk NA₂SW₄ Dari data ini.

Penyelesaian

Entalpi standard penyelesaian adalah jelas dari persamaan yang diberikan sebelum ini:

Dan dikira dengan bantuan data tabulasi berikut:

Untuk natrium sulfat: m_s = 142.04 g/mol; m_s = 1.423 g

Dan untuk air: m_air = 100.34 g; M_air = 18.02 g/mol; C_{air; m} = 75.291 j/k mol

ΔT = 0.037 k

C _calorimeter = 342.5 J/k

Rujukan

1. Cengel, dan. 2012.Thermodynamics. Edisi ke -7. Mc.Graw Hill. 782 - 790
2. Engel, t. 2007. Pengenalan kepada fizikokimia: termodinamik. Pendidikan Pearson. 63-78.
3. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6 ... Ed Prentice Hall. 384-391.
4. Maron, s. 2002. Asas Fizikokimia. Limusa. 152-155.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Ke -7. Ed. Pembelajaran Cengage. 553-567.