Reaksiyon ısısı nedir?
Tepkimenin ısısı veya tepkime entalpisi (ΔH), sabit bir basınçta meydana gelen bir kimyasal tepkimenin entalitesindeki değişimdir (Anne Marie Helmenstine, 2014).
Entalpi, tüm durum fonksiyonları olan basınç, hacim ve iç enerjiden kaynaklandığı için entalpi, aynı zamanda bir durumun da fonksiyonudur (Rachel Martin, 2014).
ΔH veya entalpi değişimi, ΔU'yu bulmak çok zorlaştığında veya bir sistemin iç enerjisindeki değişikliği, eşzamanlı olarak ısı ve iş miktarını ölçerken, sistemin enerji değişimini hesaplamak için bir ölçü birimi olarak ortaya çıktı alışverişinde bulundu.
Sabit bir basınç verildiğinde, entalpi değişimi ısıya eşittir ve ΔH = q olarak ölçülebilir.
ΔHº veya ΔHº r gösterimi, heatH reaksiyon ısısının kesin sıcaklığını ve basıncını açıklamak için ortaya çıkar.
Standart reaksiyon entalpisi ΔHº veya ΔHºrxn ile sembolize edilir ve hem pozitif hem de negatif değerler alabilir. ΔHº birimleri, mol başına kilojoule veya kj / mol'dür.
Reaksiyon ısısını anlamak için önceki kavram: ΔH ve ΔHº r arasındaki farklar.
Δ = entalpi içerisindeki değişimi temsil eder (ürünlerin entalpi eksi reaktanların entalpisi).
Pozitif bir değer, ürünlerin daha yüksek entalpi olduğunu veya bunun bir endotermik reaksiyon olduğunu gösterir (ısı gereklidir).
Negatif bir değer, reaktanların daha yüksek entalpi olduğunu veya ekzotermik bir reaksiyon olduğunu gösterir (ısı üretilir).
= = Reaksiyonun standart bir entalpi değişimi olduğu ve önceden ayarlanmış bir basınç / sıcaklıkta gerçekleştiği anlamına gelir.
r = bu değişikliğin reaksiyonun entalpisi olduğunu gösterir.
Standart Durum: Bir katı veya sıvının standart hali, 1 bar basınçta veya aynı 1 atmosferde (105 Pa) ve 25 ° C sıcaklıkta veya aynı 298 K sıcaklıkta saf maddedir. .
ΔHºr standart reaksiyon ısısı veya bir reaksiyonun standart entalpisidir ve ΔH olarak bir reaksiyonun entalpiğini de ölçer. Bununla birlikte, ΔHºrxn "standart" koşullar altında gerçekleşir, bu, reaksiyonun 25 ° C ve 1 atm'de gerçekleştiği anlamına gelir.
Standart koşullar altında bir ΔH ölçümünün faydası, aynı koşullarda ortaya çıktıklarından, abilityHº değerini bir başkasıyla ilişkilendirme kabiliyetinde yatmaktadır (Clark, 2013).
Eğitim ısı
Bir kimyasal maddenin standart oluşumu fH f º, 25 santigrat derecedeki o kimyasal maddenin 1 molünün ve standart halindeki elementlerinin 1 bar'ının emiliminden veya serbest kalmasıdır.
Bir element, en stabil haliyle ve 25 santigrat derece ve 1 bar'da fiziksel hali (katı, sıvı veya gaz) ise standart durumdadır (Jonathan Nguyen, 2017).
Örneğin, karbon dioksit için standart oluşum ısısı reaktifler olarak oksijen ve karbonu içerir.
Oksijen, O2 gaz molekülleri kadar daha kararlıdır, karbon ise katı grafit kadar daha kararlıdır. (Grafit standart koşullarda elmastan daha kararlıdır.)
Tanımı başka bir şekilde ifade etmek için, standart oluşum ısısı özel bir standart reaksiyon ısısıdır.
Reaksiyon, standart koşulları altında, standart hallerinde, elemanlarının bir kimyasal maddesinin 1 molünün oluşmasıdır.
Formasyonun standart ısısına da formasyonun standart entalpi denir (gerçekte entalpi'de bir değişiklik olmasına rağmen).
Tanım olarak, kendisinin bir elemanının oluşumu entalpide herhangi bir değişiklik üretmez, bu nedenle tüm elemanlar için standart reaksiyon ısısı sıfırdır (Cai, 2014).
Reaksiyon entalpisinin hesaplanması
1- Deneysel hesaplama
Entalpi, bir kalorimetre kullanılarak deneysel olarak ölçülebilir. Bir kalorimetre, bir numunenin aktivasyon enerjisi sağlayan elektrik kablolarıyla reaksiyona girdiği bir araçtır. Numune sürekli karıştırılan su ile çevrili bir kabın içindedir.
Numune reaksiyona girdiğinde meydana gelen sıcaklık değişimleri ile ölçülürken ve suyun ve kütlesinin özgül ısısı bilindiğinde, reaksiyonu serbest bırakan veya emen ısı, q = Cesp xmx ΔT denklemi ile hesaplanır.
Bu denklemde q, ısıdır, Cesp, gram başına 1 kaloriye eşit olan bu su durumunda özgül ısıdır, m, su kütlesidir ve ΔT sıcaklıktaki değişimdir.
Kalorimetre sabit bir basınca sahip yalıtılmış bir sistemdir, yani ΔH r = q
2- Teorik hesaplama
Entalpi değişimi, bir reaksiyonun özel yoluna bağlı değildir, ancak sadece ürünlerin ve reaktiflerin toplam enerji seviyesine bağlıdır. Entalpi, devletin bir işlevidir ve bu nedenle katkı maddesidir.
Bir tepkimenin standart entalpi değerini hesaplamak için, tepkenlerin oluşumunun standart entalpiklerini ekleyebilir ve bunu, ürünlerin oluşumunun standart entalpi toplamının toplamından çıkarabiliriz (Sınırsız, SF). Said matematiksel olarak, bu bize verir:
RH r ° = Σ ΔH f º (ürün) - Σ ΔH f º (reaktifler).
Reaksiyonların entalpileri, normal koşullar altında (1 bar basınç ve 25 derece santigrat sıcaklıkta) reaktif oluşumunun entalpilerinden hesaplanır.
Bu termodinamik prensibini açıklamak için, aşağıdaki formüle göre metan (CH4) yanma reaksiyonunun entalpisini hesaplayacağız:
CH4 (g) + 2O2 (g) → C02 (g) + 2H20 (g)
Standart tepkime entalpisini hesaplamak için, tepkimeye giren her tepken ve ürün için standart oluşum entalitelerini aramamız gerekir.
Bunlar genellikle bir ekte veya birkaç çevrimiçi tabloda bulunur. Bu reaksiyon için ihtiyacımız olan veriler:
Hf º CH4 (g) = -75 kjoul / mol.
Hf02 (g) = 0 kjoul / mol.
Hf C02 (g) = -394 kjoul / mol.
Hf H20 (g) = -284 kjoul / mol.
Standart durumda olduğundan, oksijen gazı için standart oluşum entalpisinin 0 kJ / mol olduğunu unutmayın.
Ardından, standart eğitim entalpimizi özetliyoruz. Birimlerin kJ / mol olması nedeniyle, dengeli reaksiyon denklemindeki stokiyometrik katsayılarla çarpmamız gerektiğine dikkat edin (Leaf Group Ltd, SF).
Σ fH f º (ürünler) = ΔH f º CO 2 +2 ΔH f º H 2 O
5H fº (ürünler) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol
Σ (H f ((reaktifler) = ΔH f CH CH4 + fH f O 2
5H f º (reaktanlar) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol
Şimdi, reaksiyonun standart entalpisini bulabiliriz:
ΔH r ° = Σ ΔH fº (ürünler) - Σ ΔH fº (reaktifler) = (- - 962) - (- 75) =
ΔH r ° = - 887kJ / mol.
