The teplo roztoku nebo entalpie roztoku je teplo, které je absorbováno nebo vydáváno během procesu rozpouštění určitého množství rozpuštěné látky v rozpouštědle za podmínek stálého tlaku.
Když proběhne chemická reakce, je zapotřebí energie jak k vytvoření, tak k rozbití vazeb, které umožňují tvorbu nových látek. Energií, která proudí, aby tyto procesy proběhly, je teplo a termochemie je vědní obor, který je odpovědný za jejich studium..
Pokud jde o termín entalpie, východ Používá se k označení toku tepla, když dochází k chemickým procesům za podmínek konstantního tlaku. Vytvoření tohoto termínu je přičítáno nizozemskému fyzikovi Heike Kamerlingh Onnesovi (1853 - 1926), stejnému, který objevil supravodivost.
Rejstřík článků
Abychom našli entalpii, musíme vycházet z prvního zákona termodynamiky, který se domnívá, že změna vnitřní energie ΔU systému je způsobena absorbovaným teplem Q a prací W, kterou na něm vykonal nějaký externí agent:
ΔU = Q + W
Kde práce je záporný integrál v celém objemu produktu tlaku a diferenciální změny objemu. Tato definice odpovídá zápornému integrálu skalárního součinu síly a vektoru posunutí v mechanické práci:
Když je použita podmínka konstantního tlaku uvedená výše, P může jít ven z integrálu; práce je tedy:
W = -P (VF -PROTInebo) = -PΔPROTI
Pokud je tento výsledek nahrazen v ΔNEBO získá se:
ΔU = Q - PΔPROTI
Q = ΔU + PΔV = UF - NEBOnebo + P (VF -PROTInebo) = UF + PVF - (NEBOnebo + PVnebo )
Částka U + PV se nazývá entalpie H, aby:
Q = HF - Hnebo = ΔH
Entalpie se měří v joulech, protože jde o energii.
Počáteční složky roztoku jsou rozpustná látka a rozpouštědlo a mají původní entalpii. Když k tomuto rozpuštění dojde, bude mít svou vlastní entalpii.
V tomto případě lze změnu entalpie v joulech vyjádřit jako:
ΔH = Hřešení - Hčinidla
Buď ve standardní entalpické formě ΔHnebo, kde výsledek je v joulech / mol
ΔHnebo = Hnebo řešení - Hnebočinidla
Pokud reakce vydává teplo, znaménko ΔH je negativní (exotermický proces), pokud absorbuje teplo (endotermický proces), znaménko bude pozitivní. A přirozeně bude hodnota entalpie roztoku záviset na koncentraci konečného roztoku..
Mnoho iontových sloučenin je rozpustných v polárních rozpouštědlech, jako je voda. Roztoky soli (chlorid sodný) ve vodě nebo solném roztoku jsou běžně používány. Nyní lze entalpii řešení považovat za příspěvek dvou energií:
- Jeden k rozbití vazeb mezi látkou a látkou a rozpouštědlem a rozpouštědlem
- Druhým je to, které je vyžadováno při tvorbě nových vazeb rozpuštěných látek a rozpouštědel..
V případě rozpuštění iontové soli ve vodě je nutné znát tzv mřížková entalpie pevné látky a entalpie hydratace za vzniku roztoku v případě vody. Pokud to není voda, pak se to nazývá entalpie solvatace.
The mřížková entalpie je energie nezbytná k rozpadu iontové sítě a tvorbě plynných iontů, což je proces, který je vždy endotermický, protože energii je nutné dodávat pevné látce, aby se oddělila na její základní ionty a přivedla je do plynného stavu.
Na druhou stranu jsou hydratační procesy vždy exotermické, protože hydratované ionty jsou stabilnější než ionty v plynném stavu..
Tímto způsobem může být tvorba roztoku exotermická nebo endotermická, v závislosti na tom, zda rozpad iontové mřížky rozpuštěné látky vyžaduje více či méně energie, než poskytuje hydratace..
V praxi je možné měřit ΔH v kalorimetru, který v zásadě sestává z izolované nádoby vybavené teploměrem a míchací tyčí.
Pokud jde o nádobu, téměř vždy se do ní nalévá voda, což je kalorimetrická kapalina par excellence, protože její vlastnosti jsou univerzálním referenčním materiálem pro všechny kapaliny..
Materiály kalorimetru se samozřejmě kromě vody účastní také výměny tepla. Ale kalorická kapacita celé sady, tzv konstantní kalorimetr, lze určit odděleně od reakce a poté ji vzít v úvahu, když k ní dojde.
Energetická bilance je následující a pamatuje se na podmínku, že v systému nedochází k žádným únikům energie:
ΔH řešení + ΔH Voda + C kalorimetr ΔT = 0
Odkud:
ΔH řešení = - m Voda . C Voda . ΔT - C. kalorimetr ΔT = -Q Voda - Q kalorimetr
A získat standardní entalpii:
- Hmotnost látky: ms
- Molekulová hmotnost rozpuštěné látky: Ms
- Hmotnost vody: mVoda
- Molekulová hmotnost vody: MVoda
- Molární tepelná kapacita vody: CVoda; m*
- Změna teploty: ΔT
* C.Odpoledne vody je 75,291 J / mol. K.
Entalpie tvorby pevného hydroxidu draselného KOH je ΔHnebo = +426 KJ / mol, kapalné vody HdvaNebo je to 285,9 kJ / mol.
Dále je známo, že když kovový hydroxid draselný reaguje s kapalnou vodou, vodíkem a ΔHnebo = -2011 kJ / mol. S těmito údaji vypočítáme entalpii roztoku KOH ve vodě.
- KOH se rozpadá na své složky:
KOHpevný → K.pevný + ½ O.dva + ½ Hdva; ΔHnebo = - 426 kJ / mol
- Vytváří se kapalná voda:
½ O.dva + ½ Hdva → HdvaNEBOkapalný; ΔHnebo = -285,9 kJ / mol
- Nyní musíte vytvořit řešení:
K.pevný + HdvaO → ½ Hdva + KOHvodný ; ΔHnebo = -2011 kJ / mol
Všimněte si, že znak entalpie rozpadu KOH byl invertován, což je způsobeno Hessovým zákonem: když se reaktanty přemění na produkty, změna entalpie nezávisí na následujících krocích a kdy je třeba převrátit rovnici, protože v tomto případě znaménko změny entalpie.
Energetická bilance je algebraický součet entalpií:
- 426 kJ / K - 285,9 kJ / mol - 2011 kJ / mol = -2722,9 kJ / mol
Entalpie roztoku pro další reakci se stanoví v kalorimetru s konstantním tlakem a je známo, že kalorimetrická konstanta je 342,5 J / K. Když se rozpustí 1 423 g síranu sodného, NadvaSW4 ve 100,34 g vody je změna teploty 0,037 K. Vypočítejte standardní entalpii roztoku pro NadvaSW4 z těchto údajů.
Standardní entalpie roztoku je vyřešena z výše uvedené rovnice:
Pro síran sodný: Ms = 142,04 g / mol; ms = 1 423 g
A pro vodu: mVoda = 100,34 g; MVoda = 18,02 g / mol; Cvoda; m = 75,291 J / K mol
ΔT = 0,037 K.
C kalorimetr = 342,5 J / K
Zatím žádné komentáře