DifiTsi.com

Calculați Delta H

Cu fiecare reacție chimică, căldura este fie eliberată fie absorbită de mediul înconjurător. Schimbul de căldură între reacția chimică și împrejurimile sale este numit, cu toate acestea, entalpia de reacție sau H. H nu poate fi măsurată direct - de aceea oamenii de știință folosesc schimbarea temperaturii de reacție în timp pentru variația entalpiei în timp (denumită AH

pentru a calcula). Cu AH, un om de știință poate determina dacă o căldură de reacție la mediu emite (adică „exotermic“) sau de căldură din ea primește (adică „endotermic“ este). Practic, se aplică următoarele: ΔH = m x s x ΔT. În această formulă, m este masa reactantului, s este căldura specifică a produsului și ΔT este schimbarea temperaturii în reacție.

metodă

Metoda 1
Rezolvați sarcini de entalpie

Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 1
1
Determinați produsele și reactanții (reactivii) ai reacției dvs. Fiecare reacție chimică constă din două categorii de produse chimice - produse și reactanți. Produsele sunt substanțele chimice care "apar" dintr-o reacție, în timp ce reactanții sunt substanțele chimice care "interacționează, se combină sau se împart" pentru a produce produsele. Cu alte cuvinte, reactanții unei reacții sunt ceva de genul ingredientelor dintr-o rețetă, în timp ce produsele sunt farfuria finită. Pentru a determina ΔH-ul unei reacții, trebuie mai întâi să identificați produsele și reactanții.
  • De exemplu, să presupunem că vrem să găsim entalpia reacției care formează apă din oxigen și hidrogen: 2H2 (Hidrogen) + O2 (Oxigen) 2H2O (apă). În această ecuație sunt B2 și O2 reactanții și B2O produsului.
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 2
    2
    Se determină masa totală a reactanților. Apoi găsiți masele de reactanți. Dacă nu le cunoașteți masa și nu le puteți cântări la o scară științifică, trebuie să utilizați masele lor molare pentru a determina masa lor reală. Masa molară este o constantă găsită pe fiecare tabel periodic standard (pentru elemente individuale) și în alte cărți de referință chimice (pentru molecule și compuși). Pur și simplu se înmulțește masa molară a fiecărui reactant cu numărul de molici utilizați pentru a determina masa reactanților.
  • În exemplul nostru de apă, reactanții noștri sunt hidrogen și oxigen, fiecare având o masă molară de 2g și 32g. Deoarece folosim 2 moli de hidrogen (indicat de 2 Coeficienții din ecuație, H2) și 1 mol de oxigen (indicat prin faptul că nu se utilizează niciun coeficient, O), putem determina masa totală a reactanților după cum urmează:
    2 × (2g) + 1 × (32g) = 4g + 32g = 36g
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 3
    3
    Găsiți căldura specială a produsului dvs. În pasul următor, găsiți căldura specifică a produsului pe care îl analizați. Fiecare element sau moleculă are o căldură specifică: aceste valori sunt constante și se găsesc în cea mai mare parte în lucrările de referință chimice (cum ar fi în tabelul de chimie a dicționarelor). Căldura specifică poate fi dată în moduri diferite, dar pentru formula noastră folosim valorile în unitate Joule / gram ° C.
  • Dacă ecuația conține mai multe produse, asigurați-vă că efectuați calculul entalpiei pentru fiecare reacție componentă utilizată pentru a forma un produs. Apoi adăugați rezultatele împreună pentru a determina entalpia reacției globale.
  • În exemplul nostru, produsul final este apa, care are o căldură specială 4,2 Jouli / gram ° C a.
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 4
    4
    Găsiți diferența de temperatură după reacție. Apoi, determinăm ΔT, schimbarea temperaturii înainte de reacție până la reacție. Se scade temperatura inițială (sau T1) a reacției de la temperatura finală (sau T2) pentru a determina această valoare. Ca și în majoritatea sarcinilor chimice, ar trebui să utilizați Kelvin (K) ca unitate (unde Celsius (C) ar produce același rezultat).
  • Pentru exemplul nostru, să presupunem că reacția noastră începe la o temperatură de 185K, dar se răcește până la 95K până la sfârșit. În acest caz, vom calcula ΔT după cum urmează:
    ΔT = T2 - T1 = 95K - 185K = -90K
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 5
    5
    Utilizați formula ΔH = m x s x ΔT pentru a determina entalpia. Odată ce ai s (căldura specifică a produsului și Ot modificarea temperaturii de reacție determină m, masa reactanților, puteți calcula entalpia de reacție. Pentru că ai pus pur și simplu valorile în formula AH = m x s x ΔT și înmulțiți pentru a rezolva formula. Soluția dvs. are unitatea Joule (J).
  • În exemplul nostru, putem determina entalpia reacției după cum urmează:
    ΔH = (36g) × (4,2 JK-1g-1) × (-90K) = -13,608 y
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 6
    6
    Determinați dacă reacția dvs. câștigă sau pierde energie. este unul dintre motivele cele mai frecvente pentru care AH este determinată pentru reacții diferite pentru a vedea dacă o reacție este exotermă (adică pierde energie și cedează căldură) sau endoterm (de exemplu, energia ar trebui să câștige și absoarbe căldura) este. În cazul în care semnul rezultatul dvs. pentru AH este pozitiv, reacția este endotermă. Dacă semnul este negativ, reacția este exotermă. Cu cât este mai mare numărul în sine, cu atât reacția este mai exo sau endotermică. Fii atent în reacții puternic exoterme - acestea pot fi cantități foarte mari de energie da off și - în cazul în care alerga foarte repede - rezultat într-o explozie.
  • În exemplul nostru, rezultatul este -13608 J. Prin semnul negativ, recunoaștem că reacția exotermic trebuie să fie. Asta are sens - H2 și O2 sunt gaze în timp ce H2O, produsul este lichid. Gazele fierbinți (sub formă de vapori) trebuie să furnizeze energie sub formă de căldură în mediul lor pentru a se răci până la un punct în care lichidul poate forma apă. Formarea apei este prin urmare exotermă.

    • Metoda 2
    Estimați entalpii

    Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 7
    1
    Utilizați energia de legare pentru a estima entalpia. Practic fiecare reacție chimică implică formarea sau separarea legăturilor atomice. într-o reacție chimică, deoarece energia nu poate fi nici distruse, nici creat, putem estima schimbarea entalpie într-o reacție cu o precizie foarte mare, dacă știm energia care trebuie aplicată pentru formare sau de separare necesare pentru legăturile de reacție. Tot ce trebuie să facem este să adăugăm energiile obligatorii.
    • Să aruncăm o privire, de exemplu reacția B2 + F2 → 2HF pe. În acest caz, H2 și F2 Moleculele sunt separate în atomii lor H și F. Energia necesară pentru acest lucru este de 436 kJ / mol H și 158 kJ / mol pentru F. Energia pentru formarea HF din H și F și -568 kJ / mol. Trebuie să înmulțim această valoare cu 2, deoarece produsul ecuației 2HF este, deci obțineți o valoare de 2 × -568 = -1136 kJ / mol. Dacă adăugăm aceste valori împreună, obținem:
      436 + 158 + -1136 = -542 kJ / mol.


  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 8
    2
    Utilizați entalpii de formare standard pentru a estima entalpia. entalpia standard sunt valori AH solide care reprezintă modificările entalpie ale reacțiilor la formarea anumitor substanțe chimice. Dacă știți formarea standard pentru producerea produselor și a reactanților într-o ecuație, aveți posibilitatea să le adăugați împreună pentru a estima entalpia, cum ti-ai face cu metoda peste energia de legare de mai sus.
  • Luați, de exemplu, reacția C2B5OH + 302 → 2CO2 + 3H2O. În acest caz cunoaștem entalpii de formare standard:
    C2B5OH> 2C + 3H2 + 0.5O2 = 228 kJ / mol
    2C + 202 → 2CO2 = -394 × 2 = -788 kJ / mol
    3H2 + 1,5 o2 → 3H2O = -286 x 3 = -858 kJ / mol
    Deoarece putem adăuga aceste ecuații la C2B5OH + 302 → 2CO2 + 3H2O primi, deci pentru că vrem să determine entalpia reacției, putem adăuga pur și simplu împreună formarea standard pentru a determina entalpia reacției:
    228 + -788 + -858 = -1418 kJ / mol.
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 9
    3
    Nu uitați să schimbați semnul dacă trebuie să inversați ecuațiile. Dacă utilizați formarea standard pentru a calcula entalpia de reacție, nu trebuie să uitați să activați semnul de fiecare dată când trebuie să transforme o ecuație componentă. Cu alte cuvinte, dacă trebuie să rândul său, unul sau mai multe din ecuațiile de reacție de formare, astfel încât toate produsele și reactanții dumneavoastră absorbite în mod corespunzător, trebuie să schimbați semnul formării standard pe care a trebuit să se întoarcă.
  • În exemplul nostru de mai sus, acordați atenție ecuației de reacție C2B5Utilizați OH înapoi. C2B5OH> 2C + 3H2 + 0.5O2 indică modul în care C2B5OH este descompus, neformat. Din moment ce avem ecuația inversă pentru a compensa pentru toate produsele și reactanților noastre, noi trebuie să inverseze semnul formării standard, astfel încât obține 228 kJ / mol. De fapt, entalpia standard a formării pentru C este2B5OH-228 kJ / mol.

    • Metoda 3
    Observați modificările entalpiei experimental

    Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 10
    1
    Luați un recipient curat și umpleți-l cu apă. Puteți vizualiza elementele de bază ale entalpiei cu un simplu experiment. Pentru ca reacția dvs. să se desfășoare fără contaminare, curățați și sterilizați recipientul pe care doriți să-l utilizați. Oamenii de știință folosesc containere speciale, sigilate, numite calorimetre, pentru a determina entalpii, dar puteți obține rezultate rezonabile și cu un mic pahar sau flacon de sticlă. Indiferent de containerul pe care îl utilizați, umpleți-l cu apă curată de la robinet la temperatura camerei. De asemenea, trebuie să faceți reacția într-o cameră în care predomină temperaturile scăzute.
    • Folosește mai bine un container destul de mic pentru acest experiment. Vom testa efectul de modificare a entalpiei Alka-Seltzer® asupra apei, astfel încât se utilizează mai puțină apă, cu atât mai evidentă va fi schimbarea temperaturii.
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 11
    2
    Introduceți un termometru în recipient. Luați un termometru și puneți-l în recipient astfel încât capătul tubului de măsurare să fie sub suprafața apei. Luați temperatura apei - pentru scopul nostru, această temperatură este T1, adică temperatura inițială a reacției.
  • Să presupunem că temperatura apei noastre este exact la 10 grade Celsius. În câteva etape, folosim această temperatură pentru a arăta principiul entalpiei.
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 12
    3
    Puneți o tabletă Alka-Seltzer® în recipient. Când sunteți gata să începeți experimentul, aruncați o tabletă Alka-Seltzer® în apă. Veți observa imediat bulele rezultate și bulele. După ce se dizolvă tableta în apă, aceasta se rupe în bicarbonatul de substanțe chimice (HCO3-) și acid citric (care reacționează sub formă de ioni de hidrogen, H+). Aceste substanțe chimice reacționează și formează apă și dioxid de carbon: 3HCO3- + 3H+ → 3H2O + 3CO2.
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 13
    4
    Măsurați temperatura la încheierea reacției. Urmăriți reacția în curs de desfășurare - comprimatul Alka-Seltzer® trebuie să se dizolve treptat. Odată ce reacția este completă (sau doar alerga la ritmul melcului), ridicați din nou temperatura. Apa ar trebui să fie acum mai rece decât înainte. Dacă temperatura este mai caldă, experimentul a fost influențat din exterior (de exemplu, printr-o cameră deosebit de caldă).
  • Pentru exemplul experimentului nostru, să presupunem că temperatura apei a scăzut la 8 grade Celsius după ce tableta a terminat cu barbotare.
  • Imaginea intitulată Calculați entalpia unei reacții chimice Pasul 14
    5
    Estimați entalpia reacției. Într-un experiment ideal, comprimatul Alka-Seltzer® trebuie să se descompună în apă și gazul de bioxid de carbon (acesta din urmă poate fi recunoscut prin bule de bule) și să scadă temperatura apei. Din aceste informații putem concluziona că reacția trebuie să fie endotermă - o reacție care absoarbe energia din mediul înconjurător. Reactanții lichizi dizolvați necesită energie suplimentară pentru a face saltul către starea gazoasă a produsului. Pentru aceasta absorb energia sub forma de căldură din mediul înconjurător (în cazul nostru, apa). Aceasta reduce temperatura apei.
  • În exemplul nostru, temperatura apei a scăzut la doi grade după ce Alka-Seltzer® a fost aruncat în ea. Acest lucru este în concordanță cu așteptările noastre privind o reacție ușor endotermică.

    • Sfaturi

    • Aceste calcule s-au făcut în Kelvin (K) - o unitate de temperatură ca Celsius. Pentru a converti între grade Celsius și Kelvin, trebuie să adăugați sau să scăpați 273 de grade: K = ° C + 273.
    Distribuiți pe rețelele sociale:

    înrudit