Muodostumisen standardientalpia

Entalpia puhdasta ainetta ei voida laskea täysin, koska se riippuu siitä, sisäinen energia , joka ei ole laskettavissa (H = U + pV). Kuitenkin, taulukot molaarista ominaisentalpioiden standardien perustettiin nopeasti laskea standardi reaktio entalpia arvoista näiden molaarinen entalpia: . Tähän sisältyy mielivaltaisen molaaristen entalpioiden asteikon määritteleminen mielivaltainen nollaentalpia. $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} = \ summa _ {{i}} \ nu _ {i} .h _ {{i (T)}} ^ {0} ~$

Se on välttää tämä haittapuoli, että standardi entalpia muodostumisen , kun T: tai joiden arvot kullekin puhdasta ainetta on taulukoitu viitenopeudella lämpötilassa 298 K on määritelty . $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$ $\ Delta _ {f} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

Määritelmä

Kemiallisen yhdisteen muodostumisen standardientalpia lämpötilassa T on entalpian ero , joka syntyy muodostettaessa yksi mooli tätä yhdistettä yksinkertaisesta kappaleesta , puhdas , valtion standardissa otettu ja vakaa tarkastellussa lämpötilassa T. $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$

Se vastaa reaktion tavanomaista reaktion entalpiaa T: ssä (katso termokemia ) puhtaan yhdisteyhdisteen muodostamiseksi vastaavista yksinkertaisista puhtaista kappaleista, vakaa tavallisessa tilassa T: ssä. $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

Esimerkki:

Muodostumisen standardientalpia T: ssä on . ${\ rm {CO _ {{2 (g)}} ~}}$ $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {CO _ {{2 (g)}}) ~}}$

Se vastaa standardin entalpia reaktio , reaktio muodostuminen stabiileista yksinkertainen elinten tavallinen tilassa T: $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

${\ rm {C _ {{grafiitti}} + O _ {{2 (g)}} \ longrightarrow CO _ {{2 (g)}} ~}}$

Tästä määritelmästä seuraa useita seurauksia.

Vakaan yksinkertaisen kappaleen muodostumisen standardientalpia lämpötilassa T on nolla: Tällaisen ruumiin muodostumisreaktio olisi itse asiassa muodostumisen reaktio itsestään. Esimerkiksi:

\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {C _ {{grafiitti}}) = 0 ~}}

jos grafiitti on stabiili valitussa lämpötilassa T. Toisaalta timanttihiilen muodostumisentalpia ( metastabiili ) eroaa nollasta, koska se vastaa timantin muodostumisreaktiota yksinkertaisesta vakaa kappaleesta vakio-olosuhteissa, grafiitti .

\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {O _ {{2 (g)}}) = 0 ~}}

jos happi on stabiili lämpötilassa T.

\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {CO _ {{2 (g)}}) \ neq 0 ~}}

koska hiilidioksidi on yhdistelmäkappale .

Mielivaltaisen entalpian asteikon määrittäminen ei ole enää tarpeen. Päätimme laatia vakiintuneet entalpiataulukot 298 K: n vertailulämpötilassa.

Joidenkin yhdisteiden termodynaamiset määrät 298 K: ssa

Vakioharjoitteluentalpiat ja tavanomainen entropia 298 K: ssa on otettu JANAF: n, Ribaudin ja Mansonin julkaisemista taulukoista . Tarkkaan ottaen nämä koulutus ominaisentalpioiden enää vakiona, koska heille ei anneta klo P = 1 bar = 10 5 Pa , mutta P = 1 atm = 1,013 25 x 10 5 Pa , joka oli normaalipaineessa , kun he kirjoittivat. Pienen paineen vaihtelun vuoksi tässä taulukossa ilmoitetut arvot ovat kuitenkin lähellä todellisia arvoja ensimmäisenä likiarvona.

Kemiallinen yhdiste	Molaarinen massa (g / mol)	$\ Delta H _ {{f (298)}} ^ {0}$ (kJ / mol)	S ° 298 (J / (mol⋅K))
${\ rm {CO_ {2} (g)}}$	44,010	-393,52	213,75
${\ rm {CO (g)}}$	28,011	-110,58	197,6
${\ rm {EI (g)}}$	30.008	90,32	210.7
${\ rm {NH_ {3} (g)}}$	17,031	-45,91	192,66
${\ rm {CH_ {4} (g)}}$	16,043	-74,9	186,17
${\ rm {C_ {2} H_ {6} (g)}}$	30,068	-84,7	229,57
${\ rm {C_ {3} H_ {8} (g)}}$	44,094	-103,88	270.01
${\ rm {C_ {4} H _ {{10}} (g)}}$	58.12	-124,78	310.15
${\ rm {C_ {5} H _ {{12}} (g)}}$	72,146	-146,50	349,49
${\ rm {C_ {6} H _ {{14}} (g)}}$	86.172	-167,25	386,95
${\ rm {C_ {7} H _ {{16}} (g)}}$	100,21	-187,89	425,41
${\ rm {C_ {8} H _ {{18}} (g)}}$	114,224	-208,52	463,84
${\ rm {C_ {2} H_ {4} (g)}}$	28.054	52,49	219.30
${\ rm {C_ {3} H_ {6} (g)}}$	42,078	20.42	267.03
${\ rm {C_ {2} H_ {2} (g)}}$	26,038	226,81	200,92
${\ rm {C_ {6} H_ {6} (g)}}$	78.108	82,96	269.30
${\ rm {H_ {2} (g)}}$	2016	0	130,46
${\ rm {H (g)}}$	1.008	218.06	114,65
${\ rm {N_ {2} (g)}}$	28.016	0	191,32
${\ rm {N (g)}}$	14.008	472,96	153,23
${\ rm {O (g)}}$	16 000	249,28	161.02
${\ rm {O_ {2} (g)}}$	32 000	0	204,82
${\ rm {O_ {3} (g)}}$	48 000	142.12	237,42
${\ rm {C}}$ (grafiitti)	12,011	0	5.68
${\ rm {C}}$ (timantti)	12,011	1.92	2.45
${\ rm {H_ {2} O}}$ (neste)	18.01528	-285,10	69,96
${\ rm {H_ {2} O}}$ (kaasu)	18.01528	-241,8	188,74
${\ rm {HF}}$ (neste)	20.00634	-299,8
${\ rm {HF}}$ (kaasu)	20.00634	-271,1	173,7
${\ rm {HCl}}$ (kaasu)	36,461	-92,31	186.90

Huomautuksia:

ainoa elin , jonka standardi entalpia muodostumisen 298 K on nolla, joka vastaa vakaa jakoputken tässä lämpötilassa;
tietyt yhdisteet eivät ole stabiileja vakiopaineessa 298 K: seen . Näin on esimerkiksi vedessä kaasutilassa. Vaikka sen olemassaolo olisi muodollista näissä olosuhteissa, annoimme sen muodostumisentalpian arvon 298 K lämpötilassa , joka määritettiin ottamalla huomioon nestemäisen veden höyrystymisen entalpia.

Hessin laki

Muodostumisen entalpian etuna on, että se mahdollistaa minkä tahansa reaktion laskemisen , tietäen jokaisen reaktiossa mukana olevan reagoivan aineen ja tuotteen. Tämän antaa Hessin laki . $\ Delta _ {r} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$ $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$

Tarkastellaan kemiallista reaktiota, jonka tasapainoyhtälö on seuraava:

$\ nu _ {1} A_ {1} + \ nu _ {2} A_ {2} + ... \ nu _ {i} A_ {i} \ oikeanpuoleisetarpunat ... \ nu _ {j} A_ {j} ~$

reagenssit (i) .................................... tuotteet (j)

Reaktion standardientalpia T: ssä on yhtä suuri kuin:

$\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} = \ summa _ {{j}} \ nu _ {{j}} \ Delta H _ {{f, j ( T)}} ^ {{0}} - \ summa _ {{i}} \ nu _ {{i}} \ Delta H _ {{f, i (T)}} ^ {{0}} ~$

Huomautuksia:

Nämä suhteet ilmaistaan usein seuraavilla ilmaisuilla, jotka ovat yksinkertaistettuja, mutta vähemmän selkeitä.

0 = \ summa _ {{i}} \ nu _ {{i}} A _ {{i}} ~

(tasapainoyhtälö.)

\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} = \ summa _ {{i}} \ nu _ {{i}} \ Delta H _ {{f, i ( T)}} ^ {{0}} ~

Tuotteet eivät enää erottaa reagensseista ja stökiömetriset kertoimet ovat huomattava algebrallisesti: positiivinen tuotteiden, negatiivinen reagenssit.

Huomautukset

Samalla tavalla ja samoista syistä T : ssä on määritelty vakio vapaa muodostumisentalpia : jonka arvot on esitetty taulukkoon useimmille yhdisteille, vertailulämpötilassa 298 K. Nämä arvot mahdollistavat l' vakiovapaan reaktion entalpian laskemiseksi 298 K : ssa: $\ Delta G _ {{f (T)}} ^ {0} ~$ $\ Delta _ {r} G _ {{298}} ^ {0} ~$

\ Delta _ {{r}} G _ {{298}} ^ {{0}} = \ summa _ {{i}} \ nu _ {{i}} \ Delta G _ {{f, i (298) }} ^ {{0}} ~

Tämä mahdollistaa pääsyn tasapainovakioon (ks. Kemiallinen tasapaino ).

K _ {{(298)}} ~

Toisaalta puhtaan rungon entropia voidaan laskea absoluuttisella tavalla (katso puhtaan rungon entropia ), joten ei ole välttämätöntä määritellä muodon vakio-entropiaa. Vakiomolaariset entropiat 298 K: ssa: on taulukkotaulukko. Niiden avulla voidaan laskea tavanomainen reaktioentropia 298 K : ssa: $S _ {{(298)}} ^ {0} ~$ $\ Delta _ {r} S _ {{298}} ^ {0} ~$

\ Delta _ {{r}} S _ {{298}} ^ {{0}} = \ summa _ {{i}} \ nu _ {{i}}. S _ {{i (298)}} ^ {{0}} ~

Katso myös

Huomautuksia ja viitteitä

Termodynaamiset pöydät, Yhteinen armeija-laivasto-NASA-ilmavoimat (JANNAF), virastojen välinen propulsiokomitea.
Ribaud ja Manson, ilmaministeriö, 1961.