Rozwiązanie ciepło Jak obliczone, zastosowania i ćwiczenia

On Rozwiązanie ciepło o Entalpia roztworu to ciepło, które jest wchłaniane lub odłączane podczas procesu rozpuszczania pewnej ilości substancji rozpuszczalnika, pod warunkiem stałego ciśnienia.

Kiedy zachodzi reakcja chemiczna, wymagana jest zarówno energia, aby utworzyć i przełamać łącza, które umożliwiają tworzenie nowych substancji. Energia, która płynie, tak, aby te procesy miały miejsce ciepło, a termochemia jest gałęzią nauki odpowiedzialną za ich studia.

Źródło: Pixnio.

Dotyczące tego terminu entualpía, to Służy do wywoływania przepływu ciepła, gdy procesy chemiczne występują w stałych warunkach ciśnienia. Stworzenie tego terminu przypisuje się holenderskiego fizyka Heike Kamerlingh Onnes (1853–1926), tym samym, który odkrył nadprzewodność nadprzewodnictwa.

[TOC]

Jak to jest obliczane?

Aby znaleźć entalpię, konieczne jest rozpoczęcie od pierwszego prawa termodynamiki, które uważa, że ​​zmienność energii wewnętrznej δu systemu wynika z ciepła pochłoniętego Q i pracy wykonanej przez środka zewnętrznego:

Δu = q + w

Gdzie praca jest negatywną całką przede wszystkim objętości ciśnienia przez różnicową zmianę objętości. Ta definicja jest równoważna negatywnej całce skalarnego iloczyn siły przez przemieszczenie wektora w pracy mechanicznej:

Po zastosowaniu wspomnianego powyżej warunku ciśnienia P może być poza całką; Dlatego praca to:

W = -p (v_F -V_albo) = -PδV

-Wyrażenie entalpii

Jeśli ten wynik zostanie zastąpiony w δLUB otrzymuje:

Δu = q - pδV

Q = δU + pδV = u_F - LUB_albo + P (v_F -V_albo) = U_F + PV_F - ( LUB_albo + PV_albo )

Ilość U + PV Nazywa się to entualpía H, aby:

Q = h_F - H_albo = ΔH

Entalpia jest mierzona w dżuli, ponieważ jest to energia.

Może ci służyć: różnice między prędkością i prędkością (z przykładami)

Entalpia rozwiązania

Początkowe elementy roztworu to substancje rozpuszczalne i rozpuszczalnik, a one mają oryginalną entalpię. Po przeprowadzeniu tego rozwiązania będzie miał własną entalpię.

W tym przypadku możesz wyrazić zmianę entalpii w dżuli jako:

ΔH = h_rozwiązanie - H_odczynniki

Lub w standardowej formie entalpii ΔH^albo, Gdzie wynik jest w dżul/mol

ΔH^albo = H^albo _rozwiązanie - H^albo_odczynniki

Jeśli reakcja wydziela ciepło, znak ΔH Jest to ujemne (proces egzotermiczny), jeśli pochłania ciepło (proces endotermiczny), znak będzie dodatni. I oczywiście wartość entalpii roztworu będzie zależeć od stężenia końcowego roztworu.

Aplikacje

Wiele związków jonowych jest rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach polarnych, takich jak woda. Powszechnie stosuje się roztwory soli (chlorek sodu) w wodzie lub solance. Teraz entalpię rozwiązania można uznać za udział dwóch energii:

- Jeden, aby przełamać łącza rozpuszczalnika i rozpuszczalnika

- Drugi to jeden wymagany w tworzeniu nowych linków.

W przypadku rozwiązania soli wodnej wymagane jest znanie SAK -CALED Entalpia siatkową stałą i Entalpia nawodnienia Aby utworzyć roztwór, w przypadku wody. Jeśli nie chodzi o wodę, to się nazywa Entalpia solwatacyjna.

Entalpia siatkowa Jest to niezbędna energia dla pęknięcia sieci jonowej i tworzą jony gazowe, proces, który jest zawsze endotermiczny, ponieważ energia musi być dostarczana do ciała stałego, aby oddzielić ją na jony składowe i przenieść je do stanu gazowego.

Z drugiej strony procesy nawodnienia są zawsze egzotermiczne, ponieważ jony uwodnione są bardziej stabilne niż jony w stanie gazowym.

W ten sposób tworzenie rozwiązania może być egzotermiczne lub endotermiczne.

Może ci służyć: pofalowane zjawiska

Pomiary z kalorymetrem

W praktyce można zmierzyć ΔH W kalorymetrze, który zasadniczo składa się z izolowanego pojemnika z termometrem i poruszającym się prętem.

Jeśli chodzi o pojemnik, woda jest prawie zawsze wylewana, czyli kalorymetryczne ciekłe par doskonałości, ponieważ jego właściwości są uniwersalnym odniesieniem dla wszystkich cieczy.

Stary kalorymetr używany przez Lavoisier. Źródło: GustavoCarra [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)].

Oczywiście materiały kalorymetru interweniują również w wymianie ciepła, oprócz wody. Ale pojemność kalorii całego zestawu, nazywana stały kalorymetru, można określić osobno od reakcji, a następnie wziąć pod uwagę, kiedy to nastąpi.

Bilans energetyczny jest następujący, pamiętając o stanie, że w systemie nie ma wycieków energii:

ΔH _rozwiązanie + ΔH _woda + C _kalorymetr ΔT = 0

Skąd:

ΔH _rozwiązanie = - m _woda . C _woda . ΔT - c _kalorymetr ΔT = -q _woda - Q _kalorymetr

I uzyskać standardową entalpię:

Gdzie:

- Soluto Mass: M_S

- Masa cząsteczkowa substancji rozpuszczonej: m_S

- Masa wody: m_woda

- Waga cząsteczkowa wody: M_woda

- Wodna molowa pojemność ciepła: C_{woda ; M}*

- Zmiana temperatury: δT

*C_{Po południu} wody wynosi 75.291 J/mol . K

Rozwiązane ćwiczenia

-Ćwiczenie 1

Entalpia tworzenia stałego potasu KOH wynosi δH^albo = +426 kJ/mol, Płynna woda h₂Lub tak jest 285.9 kJ/mol.

Wiadomo również, że gdy metaliczny wodorotlenek potasu reaguje z ciekłą wodą, wodorem i δH^albo = -2011 kJ/mol. Za pomocą tych danych oblicz endalpię roztworu KOH w wodzie.

Rozwiązanie

- Koh jest niezainteresowany w swoich komponentach:

Koh_solidny → K_solidny + ½ o₂ + ½ godz₂;  ΔH^albo = - 426 kJ/mol

- Powstaje płynna woda:

Może ci służyć: gałęzie klasycznej i nowoczesnej fizyki

½ o₂ + ½ godz₂ → H₂ALBO_Płyn;  ΔH^albo = -285.9 kJ/mol

- Teraz musisz utworzyć rozwiązanie:

K_solidny + H₂O → ½ h₂ + Koh_wodny ; ΔH^albo = -2011 kJ/mol

Zauważ, że znak entalpii dezintegracji KOH został zainwestowany, co jest spowodowane prawem Hessa: gdy odczynniki stają się produktami, zmiana entalpii nie zależy od kroków z rzędu, a gdy równanie jest potrzebne do inwestowania, jako jak W tym przypadku podpisywanie zmian entalpii.

Bilans energetyczny to algebraiczna suma entalpii:

- 426 kJ/k - 285.9 kJ/mol - 2011 kJ/mol = -2722,9 kJ/mol

-Ćwiczenie 2

Roztwór rozpuszczania następnej reakcji jest określany w stałym kalorymierze ciśnienia i wiadomo, że stała kalorymetra wynosi 342.5 J/k. Kiedy 1 rozpuści się.423 g siarczanu sodu na₂południowy zachód₄ w 100.34 g wody, zmienność temperatury wynosi 0.037 k. Oblicz standardowe roztwór roztworu dla Nai₂południowy zachód₄ Z tych danych.

Rozwiązanie

Standardowa entalpia rozwiązania jest jasna z wcześniejszego równania:

I jest obliczany za pomocą następujących danych tabulowanych:

Dla siarczanu sodu: m_S = 142.04 g/mol; M_S = 1.423 g

I dla wody: m_woda = 100.34 g; M_woda = 18.02 g/mol; C_{Woda; m} = 75.291 j/k mol

ΔT = 0.037 k

C _kalorymetr = 342.5 J/k

Bibliografia

1. Cengel i. 2012.Termodynamika. 7. edycja. MC.Graw Hill. 782 - 790
2. Engel, t. 2007. Wprowadzenie do fizykochemii: termodynamika. Edukacja Pearsona. 63-78.
3. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th ... Ed Prentice Hall. 384-391.
4. Maron, s. 2002. Podstawy fizykochemii. Limusa. 152-155.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizyka nauk i inżynierii. Tom 1. 7th. Wyd. Cengage Learning. 553-567.