형성 엔탈피는 표준 조건 하에서 화합물 또는 물질 1 몰의 형성 고통 엔탈피 변화이다. 표준 압력 조건은 형성 반응이 1 기압의 대기압 및 섭씨 25도 또는 298.15 켈빈의 실온에서 수행 될 때 이해됩니다.
형성 반응에서 반응 원소의 정상 상태는 표준 압력 및 온도 조건에서 해당 물질의 가장 일반적인 응집 상태 (고체, 액체 또는 기체)를 나타냅니다.
화합물 형성 반응에서 열은 환경과 교환됩니다. 출처 : pixabay
정상 상태는 또한 표준 반응 조건에서 이러한 반응성 요소의 가장 안정적인 동소체 형태를 나타냅니다.
엔탈피 H는 내부 에너지 U + 압력 P와 물질 몰 형성의 화학 반응에 참여하는 물질의 부피 V의 곱으로 정의되는 열역학적 함수입니다.
H = 유 + P ∙ V
엔탈피는 에너지의 차원을 가지며 국제 측정 시스템에서는 줄 단위로 측정됩니다.
표준 엔탈피
엔탈피의 기호는 H이지만, 형성 엔탈피의 특정 경우에는 표준 조건 하에서 특정 화합물의 몰 형성 반응에서이 열역학적 기능이 경험하는 변화를 나타냄을 나타 내기 위해 ΔHOf로 표시됩니다.
표기법에서 위첨자 0은 표준 조건을 나타내고 아래 첨자 f는 응집 상태의 반응물과 표준 조건에서 가장 안정한 동소체 형태의 반응물로부터 시작하여 1 몰의 물질 형성을 나타냅니다.
형성 열
첫 번째 법칙은 열역학적 공정에서 교환되는 열이 공정에 포함 된 물질의 내부 에너지에 공정에서 이러한 물질이 수행하는 작업을 더한 변화와 같다는 것을 설정합니다.
Q = ΔU + W
현재의 경우 반응은 일정한 압력, 특히 한 대기압에서 수행되므로 작업은 압력과 부피 변화의 생성물이 될 것입니다.
그런 다음 Q0f로 나타낼 특정 화합물의 형성 열은 다음과 같은 방식으로 내부 에너지 및 부피의 변화와 관련이 있습니다.
Q0f = ΔU + P ΔV
그러나 표준 엔탈피의 정의를 기억하면 다음과 같습니다.
Q0f = ΔH0f
엔탈피와 형성 열의 차이
이 표현은 형성 열과 형성 엔탈피가 같다는 의미는 아닙니다. 올바른 해석은 형성 반응 동안 교환 된 열이 표준 조건에서 반응물에 대해 형성된 물질의 엔트로피 변화를 일으킨다는 것입니다.
반면에 엔탈피는 광범위한 열역학적 기능이므로 형성 열은 항상 형성된 화합물의 1 몰을 의미합니다.
형성 반응이 발열이면 형성 엔탈피가 음수입니다.
반대로, 형성 반응이 흡열이면 형성 엔탈피는 양수입니다.
열화학 방정식
열화학 형성 방정식에서 반응물과 생성물 만 표시되어야하는 것은 아닙니다. 처음에 형성되는 화합물의 양이 항상 1 몰이되도록 화학 방정식이 균형을 이루는 것이 필요합니다.
반면에 반응물과 생성물의 응집 상태는 화학 방정식으로 표시되어야합니다. 필요한 경우, 형성 열이 이러한 모든 요인에 따라 달라지기 때문에 동종 이형도 표시되어야합니다.
열화학 형성 방정식에서 형성 엔탈피도 표시되어야합니다.
잘 배치 된 열화학 방정식의 몇 가지 예를 살펴 보겠습니다.
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); ΔH0f = -241.9 kJ / 몰
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l); ΔH0f = -285.8 kJ / 몰
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292.6 kJ / 몰
중요한 고려 사항
-제품 1 몰 형성을 기준으로 모든 것이 균형을 이룹니다.
-시약과 제품의 응집 상태를 표시합니다.
-형성 엔탈피가 표시됩니다.
형성 엔탈피는 제품의 응집 상태에 따라 다릅니다. 세 가지 반응 중 표준 조건에서 가장 안정적인 반응은 두 번째 반응입니다.
화학 반응, 특히 형성 반응에서 중요한 것은 엔트로피 자체가 아니라 엔트로피 변화이기 때문에 분자 형태의 순수한 원소와 표준 조건에서 자연 응집 상태는 형성 엔트로피를 갖는다는 데 동의합니다. 없는.
여기 몇 가지 예가 있어요.
O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / 몰
Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / 몰
Na (s); ΔH0f = 0 kJ / 몰
C (흑연); ΔH0f = 0 kJ / 몰
해결 된 운동
-연습 1
에텐 (C2H4)의 형성을 위해 각 몰에 대해 52kJ의 열을 제공해야하고 그 반응물이 수소와 흑연이라는 것을 알고, 에텐 형성에 대한 열화학 방정식을 작성하십시오.
해결책
먼저 화학 방정식을 올리고 1 몰의 에텐을 기준으로 균형을 맞 춥니 다.
그런 다음 형성 반응이 일어나기 위해 열을 제공해야한다는 것을 고려합니다. 이는 이것이 흡열 반응이므로 형성 엔트로피가 양임을 나타냅니다.
2 C (고체 흑연) + 2 H2 (가스) → C2H4 (가스); ΔH0f = +52 kJ / 몰
-운동 2
표준 조건에서 수소와 산소는 5 리터 용기에 혼합됩니다. 산소와 수소는 반응물없이 완전히 반응하여 과산화수소를 형성합니다. 반응에서 38.35 kJ의 열이 환경으로 방출되었습니다.
화학 및 열화학 방정식을 설명하십시오. 과산화수소 형성 엔트로피를 계산하십시오.
해결책
과산화수소 형성 반응은 다음과 같습니다.
H2 (기체) + O2 (기체) → H2O2 (액체)
방정식은 이미 제품 1 몰을 기준으로 균형을 이룹니다. 즉, 1 몰의 과산화수소를 생성하려면 1 몰의 수소와 1 몰의 산소가 필요합니다.
그러나 문제 설명은 수소와 산소가 표준 조건에서 5 리터 용기에 혼합되어 있으므로 각 가스가 5 리터를 차지한다는 것을 알고 있습니다.
표준 조건을 사용하여 열화학 방정식 구하기
반면에 표준 조건에서 압력은 1 atm = 1,013 x 10⁵ Pa이고 온도는 25 ° C = 298.15K입니다.
표준 조건에서 1 몰의 이상 기체는 24.47L를 차지하며 다음 계산에서 확인할 수 있습니다.
V = (1 mol * 8.3145 J / (mol * K) * 298.15 K) / 1.03 x 10⁵ Pa = 0.02447 m³ = 24.47 L.
5 L를 사용할 수 있으므로 각 가스의 몰 수는 다음과 같이 지정됩니다.
5 리터 /24.47 리터 / 몰 = 각 가스 0.204 몰.
균형 잡힌 화학 방정식에 따르면 0.204 몰의 과산화수소가 형성되어 38.35 kJ의 열을 환경에 방출합니다. 즉, 1 몰의 과산화물을 형성하기 위해서는 38.35kJ / 0.204 몰 = 188kJ / 몰이 필요합니다.
또한 반응 중에 열이 환경으로 방출되기 때문에 형성 엔탈피는 음수입니다. 마지막으로 다음과 같은 열화학 방정식이 생성됩니다.
H2 (기체) + O2 (기체) → H2O2 (액체); ΔH0f = -188 kJ / 몰
참고 문헌
- 밤 E. 화학 반응의 엔탈피. 출처 : lidiaconlaquimica.wordpress.com
- 열화학. 반응 엔탈피. 출처 : recursostic.educacion.es
- 열화학. 표준 반응 엔탈피의 정의. 출처 : quimitube.com
- 열화학. 형성 엔탈피의 정의 및 예. 출처 : quimitube.com
- Wikipedia. 반응의 표준 엔탈피. 출처 : wikipedia.com
- Wikipedia. 형성 엔탈피. 출처 : wikipedia.com