Delta HF ، معادله ، مشکلات ، چگونه می توان در شیمی محاسبه کرد؟

نماد دلتا سخنرانی_من نماینده تشکیلیک خاصیت ترمودینامیکی که ایده ای از آن ارائه می دهد تغییرات در انرژی که در هنگام تشکیل یک ترکیب شیمیایی از عناصر تشکیل دهنده آن رخ می دهد.

تغییر آنتالپیا چیست (∆ح)؟

دو نوع تغییر در هنگام ایجاد یک واکنش شیمیایی رخ می دهد. این شامل شکستگی اوراق قرضه و تشکیل اوراق است.

شکستگی یک فرآیند endothermic است (به گرما نیاز دارد) که توسط معرف انجام می شود.

برخلاف این ، تشکیل پیوند یک فرآیند گرمازدایی است (گرما را آزاد می کند) که در کنار محصول اتفاق می افتد.

اتصالات قدیمی برای ایجاد اتصالات جدید فقط در صورتی که ذرات معرف با هم برخورد کنند ، با داشتن انرژی کافی ، در جهت گیری صحیح ، یعنی. با غلبه بر مانع انرژی برای فعال کردن.

تغییرات در انرژی رخ داده در طی یک واکنش شیمیایی به طور کلی با تغییر در انتالپی مشخص می شود (∆ح) ، جایی که حروف یونانی دلتا (∆) تغییر را نشان دهید در حالی که H به معنی entalpia است.

تغییر کلی انرژی در واکنش شیمیایی اغلب به شرح زیر محاسبه می شود:

∆ ساعت_واکنش = ∆ H_{من محصولات} – ساعت ساعت_{من معرف}

چیست ∆سخنرانی_من؟

دلتا سخنرانی_من این میزان انرژی آزاد شده هنگامی که 1 مول ترکیب (AB) توسط عناصر تشکیل دهنده آن (A و B) در دمای استاندارد (298.15 K) و شرایط فشار (1 دستگاه خودپرداز) تشکیل می شود ، نشان می دهد. نماد استاندارد (θ) اغلب خود را به عنوان یک اسکریپت فوق العاده معرفی می کند از ∆H_منحرف

واحدها (∆h_من^θ) = J/mol یا KJ/Mol.

مقدار ∆H_من^θ این اغلب منفی است و نشانگر میزان انرژی آزاد شده در هنگام تشکیل اوراق است.

از کجا و چگونه استفاده کنیم ∆سخنرانی_من در محاسبات؟ – مثالها

دلتا ساعت_من با حل سوالات عددی می توان از آن به روش های مختلفی استفاده کرد.

به عنوان مثال ، ∆h_من^θ برای NaCl -411.2 kJ/mol است. فرآیند تشکیل پیوند به صورت زیر ارائه می شود:

سد_(S) + ½ Cl_{2 (گرم)} → NaCl_(ها)

با این حال ، واکنش فوق پس از یک سری مراحل بوجود می آید. این مراحل در یک ارائه شده است قطب بومیهمانطور که در زیر نشان داده شده است.

مطابق قانون هس ، تغییرات انرژی از قانون حمایت از انرژی پیروی می کند.

بنابراین تغییر کلی انرژی ∆h_من^θ (NaCl) = ∆H_در^θ (NA) + ∆H_من^θ (NA) + ∆H_در^θ (CL) + ∆EA ₍₁₎ ^θ (CL) + ∆H_لجن ^θ (NaCl).

کجا ؛

• ∆h_من^θ (NaCl) = آنتالپی تشکیل کلرید سدیم
• ∆h_در^θ (سدیم) = آنتالپی اتمی سازی سدیم
• ∆h_من^θ (NA) = آنتالپی یونیزاسیون سدیم
• ∆h_در^θ (CL) = آنتالپی اتم شدن کلر
• ∆ea ₍₁₎ ^θ (cl) = میل به اولین الکترون کلر
• ∆h_لجن ^θ (NaCl) = انرژی شبکه کلرید سدیم

بنابراین ، محاسبات را انجام دهید:

∆h_من^θ (NaCl) = 107 + 502 + 121 + (-355) + (-787)

∴ ∆h_من^θ (NaCl) = -412 kJ/mol (کاملاً نزدیک به ارزش آزمایشی)

برای دیدن مثال دیگر- برای یک واکنش شیمیایی a + b → C + D ، تغییر Entalpia (∆ح) در طول واکنش ، می توان آن را به شرح زیر محاسبه کرد:

∆ ساعت_واکنش = ∆ H_{محصولات f} – ساعت ساعت_{معرفهای f}

در مثال بالا:

∆ ساعت_واکنش = [∆ H_f (C) + ∆ H_f (D)] جدید [∆ H_f (A) + ∆ H_f (B)]

حال بیایید مفهوم فوق را برای یک واکنش در زندگی واقعی اعمال کنیم:

Butan Burning (ج₄سخنرانی₁₀) در عرضه اکسیژن کافی (o₂) دی اکسید کربن را آزاد کنید (CO₂) و آب (ساعت₂o) به عنوان تنها دو محصول.

تغییر آنتالپیا برای این واکنش گرمازا -2875 کیلوژول در مول است. از این مقدار ، یک معادله شیمیایی متعادل و اطلاعات ذکر شده در زیر برای یافتن ∆H استفاده کنید_من برای ج₄سخنرانی₁₀حرف

معادله شیمیایی متعادل:

حرف₄سخنرانی_{10 گرم)} + 13/2 o_{2 (گرم)} → 4_{2 (گرم)} + 5 ساعت₂ای _(ل)

∆سخنرانی_من (سازمان بهداشت جهانی₂) = -393،3 kJ/mol

∆سخنرانی_من (ح₂o) = -285.8 kJ/mol

تصمیم

تغییر انرژی برای واکنش فوق می تواند به شرح زیر محاسبه شود:

∆ ساعت_واکنش = [4 ∆ H_f (CO₂) + 5 ∆ H_f (H₂O)] جدید [∆ H_f (C₄H₁₀) + 13/2 ∆ H_f (O₂)]

باید در نظر داشته باشید که_من برای 1 مول ترکیب داده شده است. بنابراین ، ما باید چند برابر کنیم ∆سخنرانی_من مقادیر تعداد خال های یک ترکیب خاص که در واکنش فوق استفاده می شود.

نکته مهم دیگر این است که ∆سخنرانی_من فقط برای یک ترکیب شیمیایی مرتبط است حاوی دو یا چند عنصر متفاوت. بنابراین ، ∆h_من (ا.₂) = 0 ، از آنجا که اکسیژن یک مولکول است ، نه یک ترکیب.

بنابراین ، معادله فوق به:

⇒ ∆ ساعت_واکنش = [4 ∆ H_f (CO₂) + 5 ∆ H_f (H₂O)] جدید [∆ H_f (C₄H₁₀)]

جایگزینی مقادیر شناخته شده:

-2875 = [4 (-393.3) + 5 (-285.8)] جدید [∆ H_f (C₄H₁₀)]

-2875 = -3002.2 – [∆ H_f (C₄H₁₀)]

تولید ∆ ساعت_من (ج₄سخنرانی₁₀) موضوع فرمول:

∆ ساعت_من (ج₄سخنرانی₁₀) = -3002.2 -(-2875)

∆ ساعت_من (ج₄سخنرانی₁₀) = -3002.2 + 2875

∴ ∆ H_من (ج₄سخنرانی₁₀) = -127.2 kJ/mol

نتیجه: entalpey از شکل گیری بوتان ∆ H_من (ج₄سخنرانی₁₀) است -127.2 kJ/mol.

نمونه دیگر محاسبه ∆سخنرانی_من جدید محاسبه کردن ∆سخنرانی_من برای اتانول (ج₂سخنرانی₅o) داده شده:

• ∆سخنرانی_من (سازمان بهداشت جهانی₂) = -393.5 kJ/mol
• ∆سخنرانی_حرف (ح₂) = -285.8 kJ/mol
• ∆سخنرانی_حرف (ج₂سخنرانی₅اوه) = -1371 kJ/mol

تصمیم

1 بازار اتانول توسط عناصر تشکیل دهنده آن به شرح زیر تشکیل شده است:

2 درجه سانتیگراد_(S) + 3 ساعت_{2 (گرم)} + ½ o_{2 (گرم)} → حرف₂سخنرانی₅O. _(ل)

∆سخنرانی_حرف نماینده سوزش از ترکیب ، یعنی انرژی آزاد شده هنگامی که 1 مول ترکیب به طور کامل در اکسیژن می سوزد تا دی اکسید کربن و آب آزاد شود.

سوزاندن اتانول به این صورت ارائه شده است:

حرف₂سخنرانی₅O. _(ل) + 3 o_{2 (گرم)} → 2_{2 (گرم)} + 3 ساعت₂ای _(g)

برای واکنش احتراق در بالا:

∆سخنرانی_واکنش = ∆سخنرانی_حرف (ج₂سخنرانی₅o) = [2 ∆H_f (CO₂) + 3 ∆H_f (H₂O)] جدید [∆H_f (C₂H₅OH)] … مقایسه (من)

با توجه به داده های ذکر شده در اعلامیه ، ما ∆H داریم_حرف (ج₂سخنرانی₅O) و ∆H_من (سازمان بهداشت جهانی₂) بنابراین تنها متغیر دیگر برای یافتن ناشناخته ∆H مورد نیاز است_من (ج₂سخنرانی₅O) ∆H است_من (ح₂o). با این حال ، نگران نباشید ؛ ما می توانیم از ∆H استفاده کنیم_حرف (ح₂) به منظور تعیین ∆H_من (ح₂o) همانطور که در زیر نشان داده شده است:

معادله شیمیایی متعادل برای سوزاندن هیدروژن:

سخنرانی_{2 (گرم)} + ½ o_{2 (گرم)} →سخنرانی₂ای _(ل)

کجا ، ∆سخنرانی_واکنش = ∆سخنرانی_حرف (ح₂) = [∆H_f (H₂O)] جدید [∆H_f (H₂) +∆H_f (O₂)] … مقایسه (II)

شما باید این را به خاطر بسپارید_من (ح₂) = ∆h_من (ا.₂) = 0 همانطور که اینها عناصر هستند ، نه ترکیبات.

∴ ∆h_حرف (ح₂) = ∆h_من (ح₂o) = -285.8 kJ/mol

اکنون تمام داده های شناخته شده را در معادله (i) جایگزین می کند:

-1371 = [2 (-393.5) + 3 (-285.8)] جدید [∆H_f (C₂H₅OH)]

تولید_من (ج₂سخنرانی₅o) موضوع فرمول:

-1371 = [-787 – 857.4] جدید [∆H_f (C₂H₅OH)]

-1371 = -1644.4 – [∆H_f (C₂H₅OH)]

[∆H_f (C₂H₅OH)] = -1644.4 + 1371

∴ [∆H_f (C₂H₅OH)] = -273.4 kJ/mol

نتیجه: آنتالپیا تشکیل اتانول ∆ H_من (ج₂سخنرانی₅o) است -273.4 kJ/mol.

سوالات متداول

آنچه با نماد ارائه می شود دلتا سخنرانیمنθ؟

∆hمنθ نماینده آنتالپی برای شکل گیری مرکبحرف تشکیل مقدار انرژی آزاد شده هنگامی که 1 مول ترکیب توسط عناصر تشکیل دهنده آن تحت STP (298.15 K ، 1 دستگاه خودپرداز) تشکیل می شود.

تفاوت بین چیست ∆ح. و ∆سخنرانیمنθ؟

∆سخنرانی یک عبارت رایج است که دلالت دارد تغییر انرژی در طی یک واکنش شیمیایی می تواند مثبت یا منفی باشد. با این حال ، دلتا سخنرانیمنθ نماینده تشکیل یک ترکیب در شرایط استاندارد ∆hمنθ همیشه منفی است زیرا شکل گیری اتصالات یک فرآیند گرمازدایی است که انرژی را آزاد می کند.

کدام یک از واکنشهای زیر تعیین می کند ∆سخنرانیمنθ؟ الف) حرف(الماس) + o2 (گرم) → هم2 (گرم) ب) ½ ساعت2 (گرم) + ½ f2 (گرم) → HF(g) در) در2 (ل) + 3 ساعت2 (گرم) → 2 NH3 (گرم) د) هم(g) + ½ o2 (گرم) → هم2 (گرم)

گزینه ب پاسخ صحیح است ∆hمنθ به عنوان تعریف شده است 1 مول در الف ترکیب توسط عناصر مؤلفه آن توسط STP تشکیل شده است. هر یک از کامپایلر عناصر باید در آن باشد وضعیت جسمی طبیعی. گزینه A کربن را در حالت طبیعی خود نشان نمی دهد. گزینه C نشان دهنده 1 مول از ترکیب تشکیل شده نیست. در نوع D ، CO2 با واکنش ترکیب و مولکول دیگر تشکیل می شود. بنابراین همه این گزینه ها نادرست هستند. با این حال ، در نوع B ، 1 مول HF توسط عناصر تشکیل دهنده آن (هیدروژن و فلوئور) موجود در شرایط بدنی طبیعی آنها تشکیل شده است.