Termokemisk ekvation

En termokemisk ekvation är en balanserad stökiometrisk kemisk ekvation som inkluderar entalpiförändringen , ΔH. I variabel form skulle en termokemisk ekvation se ut så här:

A + B → C
ΔH = (±) #

Där {A, B, C} är de vanliga medlen i en kemisk ekvation med koefficienter och "(±) #" är ett positivt eller negativt numeriskt värde, vanligtvis med enheter av kJ.

Förstå aspekter av termokemiska ekvationer

Entalpi (H) är överföringen av energi i en reaktion (för kemiska reaktioner är det i form av värme) och ΔH är förändringen i entalpi. ΔH är en tillståndsfunktion. Att vara en tillståndsfunktion innebär att ΔH är oberoende av processerna mellan initiala och slutliga tillstånd. Med andra ord spelar det ingen roll vilka steg vi tar för att komma från initiala reaktanter till slutprodukter - ΔH kommer alltid att vara densamma. ΔHrxn, eller förändringen i entalpi av en reaktion, har samma värde på ΔH som i en termokemisk ekvation, men är i enheter av kJ/mol eftersom det är entalpiförändringen per mol av något särskilt ämne i ekvationen . Värden på AH bestäms experimentellt under standardförhållanden på 1 atm och 25 °C (298,15K).

Som diskuterats tidigare kan ΔH ha ett positivt eller negativt tecken. Ett positivt tecken betyder att systemet använder värme och är endotermt . Det negativa värdet innebär att värme produceras och systemet är exotermt .

Endotermisk: A + B + Värme → C, ΔH > 0

Exotermisk: A + B → C + Värme, ΔH < 0

Eftersom entalpi är en tillståndsfunktion, är AH som ges för en viss reaktion endast sant för den exakta reaktionen. Fysikaliska tillstånd (av reaktanter eller produkter) har betydelse, liksom molära koncentrationer.

Denna fråga om att ΔH är beroende av fysiskt tillstånd och molär koncentration betyder att termokemiska ekvationer måste vara stökiometriskt korrekta. Om en agent i ekvationen ändras genom multiplikation, måste alla agenter ändras proportionellt, inklusive ΔH. (Se Manipulera termokemiska ekvationer nedan.)

Den termokemiska ekvationens multiplikativa egenskap beror till stor del på termodynamikens första lag, som säger att energi varken kan skapas eller förstöras, ett koncept som allmänt kallas bevarande av energi. Det gäller i fysisk eller molekylär skala.

Manipulera termokemiska ekvationer

Koefficientmultiplikation

Termokemiska ekvationer kan ändras, som nämnts ovan, genom att multiplicera med vilken numerisk koefficient som helst. Alla medel måste multipliceras, inklusive ΔH. Genom att använda den termokemiska ekvationen av variabler enligt ovan får man följande exempel.

A + B → C
ΔH= (±) #

Antag att man måste multiplicera A med två för att använda den termokemiska ekvationen (som dessutom nedan). Man måste sedan multiplicera alla medel i reaktionen med samma koefficient, så här:

2A + 2B → 2C
2AH= 2[(±) #]

Detta är återigen logiskt när termodynamikens första lag betraktas. Dubbelt så mycket produkt produceras, så dubbelt så mycket värme tas bort eller avges.

Division av koefficienter fungerar på samma sätt.

Hess lag: tillägg av termokemiska ekvationer

Hess lag säger att summan av energiförändringarna för alla termokemiska ekvationer som ingår i en total reaktion är lika med den totala energiförändringen. Eftersom ΔH är en tillståndsfunktion och därför inte är beroende av hur reaktanterna blir produkterna, kan vi använda flera steg (i form av flera termokemiska ekvationer) för att hitta ΔH för den totala reaktionen.

Exempel:

Reaktion (1) C (grafit, s) + O 2(g) → CO 2(g)

Denna reaktion sker via två steg (en reaktionssekvens):

C (grafit, s) + ½O 2(g) → CO (g)
ΔH = −110,5 kJ
CO (g) + ½O 2(g) → CO 2(g)
ΔH = −283,0 kJ

Vi vill lägga till dessa två reaktioner för att få Reaktion (1) så att vi kan hitta ΔH, så vi kontrollerar att ämnen i reaktionssekvensen som inte finns i (1) avbryter varandra. I det här exemplet är CO (g) inte i (1) och avbryts. Vi adderar reaktionssekvensen.

C (grafit, s) + ½O 2(g) + ½O 2(g) → CO 2(g)

eller

C (grafit, s) + O 2(g) → CO 2(g) , Reaktion (1)

För att räkna ut ΔH lägger vi till ΔH för de två ekvationerna i reaktionssekvensen:

(−110,5 kJ) + (−283,0 kJ) = (−393,5 kJ) = ΔH för reaktion (1) EXEMPEL PÅ TERMOKEMISKA EKVATION ÄR När metangas förbränns frigörs värme, vilket gör reaktionen exoterm. ... I processen frigörs 890,4 kJ och så skrivs det som en produkt av reaktionen. En termokemisk ekvation är en kemisk ekvation som inkluderar reaktionens entalpiförändring.

Några saker att komma ihåg

  • Om du måste vända en reaktion för att få saker att avbryta, måste tecknet för ΔH också vändas.
  • Om du måste multiplicera en agent för att få den att avbryta, måste alla andra agenter och ΔH också multipliceras med det numret.
  • Generellt är ΔH-värdena i tabellerna under 1atm och 25 °C (298,15 K), så var medveten om vilka förhållanden din reaktion är under.

Var hittar man värden för ΔH

Värden för ΔH har bestämts experimentellt och finns tillgängliga i tabellform. De flesta läroböcker i allmän kemi har bilagor inklusive vanliga ΔH-värden. Det finns flera onlinebord tillgängliga. För mer omfattande information finns programvara som erbjuds med Active Thermochemical Tables (ATcT), tillgänglig online.

Se även

Atkins, Peter och Loretta Jones. 2005. Chemical Principles, the Quest for Insight (3:e upplagan). WH Freeman and Co., New York, NY.

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Thermochemical_equation&oldid=1128523983 "