Av Tracy McConnell Uppdaterad 24 mars 2022
BZA/iStock/GettyImages
Entalpi är relaterad till värmen som antingen avges av en reaktion eller som krävs för att en reaktion ska äga rum. Det är relaterat till styrkan hos bindningarna i ett ämne eftersom det finns potentiell energi i dessa bindningar.
För att förstå entalpi måste först energi och termodynamik förstås. Vad är termodynamik? Det är det kvantitativa studie av energiöverföringar och omvandlingar.
Det finns många former av energi:elektrisk energi, potential kontra kinetisk energi, kemisk (bindnings)energi eller värme. Atomer eller molekyler kan ha elektrisk energi i den meningen att elektronerna kan fås eller doneras. Elektrisk energi är extremt viktig eftersom elektronernas beteende avgör hur en atom, molekyl eller substans reagerar.
Den elektriska energin av molekyler relaterar till begreppet stabilitet:Vad elektroner vill göra. Orbitaler vill att fyllas. Positiva och negativa laddningar attraherar varandra för att få lägsta möjliga energinivå. Partiklar med samma laddning kommer att avstöta varandra. Detta hjälper till att förutsäga vad elektroner kommer att göra.
Vid bildandet av bindningar mellan atomer frigörs eller krävs energi. Mängden energi som krävs för att binda samman element kallas **bondenergi.**
Energiöverföringar och omvandlingar:
lagen om energihushållning anger att energi varken skapas eller förstörs.
Begreppet system och omgivning i ett slutet system är mycket viktig inom termodynamiken. När du mäter temperaturförändringar är det överföringen av energi från systemet till omgivningen (eller tvärtom) som du mäter. Den totala mängden energi förändras inte, den överförs bara.
**Entalpi **(H ) är den termodynamiska funktionen som beskriver värmeflödet och uttrycks i kJ/mol. Det är viktigt att notera att entalpi inte strikt är ett mått på värme utan är relaterat till tryck och volym, som du kan se i formeln nedan.
bildningens entalpi är skillnaden i entalpi mellan en förening och de element som den är gjord av.
H =E + pV
H =entalpi, E =energi, p =tryck, V =volym
**Termodynamikens första lag **säger att energin i ett system plus dess omgivning förblir konstant och är summan av värmen (q ) och arbetet (w ) som äger rum i det systemet.
ΔE =q + w
Arbete är också ett energiflöde mellan ett system och dess omgivning. Ett enkelt sätt att visualisera arbete som en energiöverföring är att föreställa sig kolvar som rör sig när en kraft utövas på dem.
**Hess lag:** När det finns två eller flera balanserade kemiska ekvationer för att visa stegen i en reaktion, ändras entalpiförändringen för nettoekvationen är summan av förändringen i entalpier för varje enskild ekvation.
Detta stöder det faktum att entalpi är en tillståndsfunktion vilket innebär att vägen som tas inte påverkar slutresultatet när det gäller att mäta entalpi. Detta är i linje med lagen om bevarande av energi där energi varken skapas eller förstörs.
När ämnen övergår mellan faser (fast, flytande, gas) kan energiöverföringen beskrivas med följande formel:
**_q =nCm** Δ_**T **
q =värme, n =mol, C_m =molär värmekapacitet, Δ_T = förändring i temperatur
Specifik värmekapacitet =mängden energi som krävs för att höja temperaturen på 1 kg material med 1 grad Celsius
Molär specifik värmekapacitet =mängden energi som krävs för att höja temperaturen på 1 mol material med 1 enhet
**Exempel 1:** Beräkna temperaturförändringen som blir resultatet av att lägga till 250 J termisk energi till 0,50 mol kvicksilver.
Visualisera diagrammet över värmesystemet och omgivningarna med pilens riktning in systemet.
Använd formeln:_q =nCmΔT_
Eftersom du tillfrågas om temperaturförändringen ändrar du formeln:
ΔT =q/nCm
Slå upp den molära värmekapaciteten för kvicksilver:28,3 J/mol K
ΔT =250 J/(p.50 mol)(28.3 J/mol K)
ΔT =17,7 K
Beräknar bildningsentalpin innebär att skriva balanserade kemiska ekvationer och kombinera förändringen i entalpi för varje steg. Du måste reducera ekvationerna på ett sådant sätt att du löser för en enda atom av atomen som anges i frågan. Processen är väl definierad i exemplet nedan.
**Exempel 2:** Beräkna entalpiförändringen per mol kolmonoxid för reaktionen mellan kolmonoxid och syre för att ge koldioxid.
Kol som förbränns med begränsat syre kommer att resultera i kolmonoxid (CO), men när det finns tillräckligt med syre kommer produkten att vara koldioxid (CO2).
2 C (s) –> + O2 (g) –> 2 CO (g)
AH =-221,0 kJ
2 C (s) + O2 (g) –> CO2 (g)
AH =-393,5 kJ
Ordna om den första ekvationen och vänd på ΔH, balansera sedan den andra ekvationen.
2 CO 9g) –> 2 C (s) + O2 (g)
AH =+221,0 kJ
2 C (s) + 2 O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(2 mol)(-393,5 kJ) =-787,0 kJ
Ta bort "2 C (s)" och "O2" från höger sida av den första ekvationen med ekvivalenterna på vänster sida av den andra ekvationen för att uppnå följande:
2 CO (g) + O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(221,0 kJ) + (-787,0 kJ) =-566,0 kJ
Eftersom ekvationen kräver 1 mol CO2, inte 2, dividera alla delar av ekvationen med 2 för att uppnå detta.
CO (g) + 1/2 O2 (g) –> CO2 (g)
AH =-566,0 kJ/2 =-283,0 kJ
Kalorimetri är den vetenskapliga mätningen av värmeöverföring från ett system till omgivningen eller vice versa. Det finns två typer av kalorimetrar; en där trycket förblir konstant och den andra där trycket kan ändras. I ett system med konstant tryck, om det sker en volymförändring, har expansionsarbete inträffat. Ett scenario där detta kan inträffa är när en kemisk process involverar gaser.
