Стандартная энтальпия реакции

Стандартная энтальпия реакции (обозначаются Δ Н _г ^⦵ ) является энтальпией изменения , которое происходит в системе , когда материя преобразуется с помощью данной химической реакции , когда все реагенты и продуктов находятся в их стандартных состояниях .

Для общей химической реакции

- v _A A + - v _B B + ... → v _P P + v _Q Q ...

стандартная энтальпия реакции Δ H _г ^⦵ связана с стандартной энтальпии образования Δ H _F ^⦵ реагентов и продуктов по следующему уравнению пренебрежении теплоты смешения реагентов и продуктов , или при условии , идеальных решений участвуют:

${\ displaystyle \ Delta H _ {\ mathrm {r}} ^ {\ ominus} = \ sum _ {B} {v_ {B} \ Delta H _ {\ mathrm {f}} ^ {\ ominus} (B)}}$

В этом уравнении v _B - стехиометрическое число единицы B. Стандартная энтальпия образования , которая была определена для огромного количества веществ, представляет собой изменение энтальпии во время образования 1 моля вещества из составляющих его элементов, со всеми веществами в их стандартных состояниях.

Изменение энтальпии любой реакции при любых условиях может быть вычислено из приведенного выше уравнения, учитывая стандартную энтальпию образования реагентов и продуктов . Изменение энтальпии определяется как количество тепла, поглощаемого или выделяющегося при превращении реагентов при данной температуре и давлении в продукты при одинаковых температуре и давлении.

Теплота реакции при постоянном давлении и постоянном объеме [ править ]

Теплота реакции зависит от условий, в которых протекают реакции. Есть два общих условия, при которых проводятся термохимические измерения.

(а) Постоянный объем и температура: тепло (часто обозначается )${\ displaystyle Q_ {v} = \ Delta E}$${\ displaystyle \ Delta U}$

(б) Постоянное давление и температура: тепло ${\ displaystyle Q_ {p} = \ Delta H}$

Величины теплового воздействия в этих двух условиях различны. В первом случае объем системы поддерживается постоянным в ходе измерения за счет проведения реакции в закрытом и жестком контейнере, так как объем не изменяется и, следовательно, не требуется никакой работы.

Из первого закона термодинамики мы имеем соотношение ${\ displaystyle \ Delta E = Q_ {v}}$

То есть теплота реакции при постоянном объеме равна изменению внутренней энергии реагирующей системы.${\ displaystyle \ Delta E}$

Тепловое изменение, которое происходит в химической реакции, происходит только из-за разницы в сумме внутренней энергии продуктов и суммы внутренней энергии реагентов.

${\ displaystyle \ Delta E = \ sum E_ {products} - \ sum E_ {reactants}}$

Это также означает, что количество тепла, поглощенного при постоянном объеме, можно отождествить с изменением внутренней энергии термодинамической величины.

С другой стороны, при постоянном давлении система либо остается открытой для атмосферы, либо ограничивается контейнером, на который действует постоянное внешнее давление, и в этих условиях объем системы изменяется. Тепловое изменение при постоянном давлении включает не только изменение внутренней энергии системы, но также работу, выполняемую при расширении или сжатии системы.

${\ displaystyle Q_ {p} = \ Delta E + W}$ (Работа)

Если это только работа давление – объем , то${\displaystyle W}$

${\displaystyle Q_{p}=\Delta H=\Delta E+P\Delta V}$

${\displaystyle Q_{p}=\left(\sum E_{p}-\sum E_{r}\right)+P\left(V_{p}-V_{r}\right)}$

${\displaystyle Q_{p}=\left(\sum E_{p}+PV_{p}\right)-\left(\sum E_{r}+PV_{r}\right)}$

Поскольку энтальпия или теплосодержание определяется как .${\displaystyle H=E+PV}$

Итак, у нас есть ${\displaystyle Q_{p}=\sum H_{p}-\sum H_{r}=\Delta H}$

При постоянном давлении теплота реакции в точности равна изменению энтальпии реагирующей системы.${\displaystyle \Delta H}$

Подкатегории [ править ]

В каждом случае слово « стандарт» означает, что все реагенты и продукты находятся в своих стандартных состояниях .

• Стандартная энтальпия нейтрализации - это изменение энтальпии, которое происходит, когда кислота и основание подвергаются реакции нейтрализации с образованием одного моля воды.
• Стандартная энтальпия гидрирования определяется как изменение энтальпии, наблюдаемое, когда один моль ненасыщенного соединения реагирует с избытком водорода, чтобы стать полностью насыщенным.
• Стандартная энтальпия горения - это изменение энтальпии, когда один моль органического соединения реагирует с молекулярным кислородом (O ₂ ) с образованием диоксида углерода и воды.

Оценка энтальпий реакции [ править ]

Существует несколько методов определения значений энтальпий реакций, включающих либо измерения интересующей реакции, либо вычисления на основе данных для связанных реакций.

Для реакций, которые быстро завершаются, часто можно измерить теплоту реакции непосредственно с помощью калориметра . Один большой класс реакций , для которых такие измерения являются распространенным является сгорания из органических соединений путем реакции с молекулярным кислородом (O ₂ ) в виде углекислого газа и воды (H ₂ O). Теплота сгорания может быть измерена с помощью так называемого калориметра бомбы .

Для незавершенных реакций константу равновесия можно определить как функцию температуры. Затем энтальпия реакции находится из уравнения Ван 'т Гоффа как .${\displaystyle \Delta H^{\ominus }={RT^{2}}{\frac {d}{dT}}\ln K_{\mathrm {eq} }}$

Также возможно оценить энтальпию одной реакции по энтальпии ряда других реакций, сумма которых является интересующей реакцией. Этот метод основан на законе Гесса , который гласит, что изменение энтальпии одинаково для химической реакции, которая протекает как отдельная реакция или в несколько этапов. Если энтальпии для каждой стадии можно измерить, то их сумма дает энтальпию всей одиночной реакции.

Внешние ссылки [ править ]

• Теплота ядерной реакции