Definisi entalpi molar fusi

Entalpi peleburan molar , kadang-kadang juga disebut panas peleburan molar, adalah perubahan entalpi perubahan fasa dari padat menjadi cair dari satu mol zat pada titik leburnya . Karena perubahan entalpi ekuivalen dengan panas suatu proses yang dilakukan pada tekanan konstan, kita juga dapat mendefinisikan entalpi peleburan molar sebagai jumlah panas yang diperlukan untuk memindahkan satu mol zat dari keadaan padat ke keadaan cair dalam proses peleburannya. titik dan tekanan konstan.

Entalpi ini adalah sifat materi yang intensif, sehingga hanya bergantung pada komposisinya, dan bukan pada jumlah sampel yang digunakannya, atau pada perluasan atau ukuran sistem. Dengan kata lain, itu adalah sifat karakteristik dari setiap bahan dan umumnya mengacu pada zat murni.

Sebagai contoh, entalpi peleburan air pada tekanan 1 atm adalah 6,02 kJ/mol, yang berarti dibutuhkan 6,02 kJ untuk melelehkan atau melelehkan 18 g air padat atau es (massa setara dengan satu mol air) yang pada 0°C dan dengan demikian mengubahnya menjadi 18 g air cair, juga pada 0°C.

Simbol untuk entalpi molar fusi

Berbagai cara untuk merepresentasikan entalpi molar telah ada dari waktu ke waktu, termasuk entalpi molar fusi. Simbol entalpi yang diterima secara universal adalah H. Ini adalah fungsi keadaan yang ditentukan oleh perbedaan antara energi dalam sistem dan produk PV; dengan kata lain, H = U – PV. Namun, ketika kita berbicara tentang entalpi suatu proses seperti fusi, dan bukan suatu zat, maka yang kita maksud sebenarnya adalah perubahan entalpi sistem sebagai akibat dari proses tersebut. Untuk alasan ini, dalam kasus ini simbol entalpi sebenarnya adalah ΔH.

Karena merupakan entalpi proses fusi, fo “fus” ditambahkan sebagai subskrip, yaitu ΔH _fus (walaupun f jarang digunakan karena dapat dirancukan dengan entalpi pembentukan, yang merupakan konsep yang berbeda). Terakhir, ada dua cara yang biasanya menunjukkan bahwa entalpi adalah molar. Dahulu ada kebiasaan menempatkan palang di atas simbol. Namun, karena berbagai alasan, cara merepresentasikan besaran termodinamika molar ini tidak memadai, sehingga huruf m (untuk molar) diganti dengan penambahan sebagai subskrip, dipisahkan dari subskrip proses dengan koma. Ini berarti bahwa simbol entalpi molar fusi yang diterima saat ini adalah:

Entalpi molar fusi standar

Ketika tekanan di mana entalpi molar diukur adalah tekanan standar 1 atm (atau 1 bar, tergantung pada konvensi yang digunakan) dan proses perubahan fasa terjadi pada titik leleh normal (yang sesuai dengan titik leleh pada tekanan standar) , maka disebut entalpi peleburan molar standar, yang ditunjukkan dengan menambahkan 0 sebagai eksponen pada simbol entalpi.

Satuan entalpi molar fusi

Satuan entalpi peleburan molar adalah [energi]/[mol] atau, yang sama, [energi].[mol] ^-1 . Unit-unit ini bergantung pada sistem unit tempat Anda bekerja. Berikut beberapa contoh satuan yang biasa digunakan di berbagai bidang:

• Satuan SI adalah J/mol atau J.mol ^-1 .
• kJ/mol atau kJ.mol ^-1 (satuan ini sangat umum mengingat urutan besaran sebagian besar entalpi molar fusi).
• kal/mol atau kal.mol ^-1 .
• kkal/mol atau kkal.mol ^-1 atau, apa itu Cal/mol atau Cal.mol ^-1 yang sama (satuan ini sangat umum mengingat urutan besarnya entalpi fusi molar yang paling banyak).
• BTU/mol atau BTU.mol ^-1 (sering digunakan dalam rekayasa).

Entalpi molar fusi versus panas laten fusi

Ini adalah kesalahan yang relatif umum untuk mengacaukan entalpi molar fusi dengan panas laten fusi. Alasannya sederhana: keduanya merujuk pada jumlah panas yang dibutuhkan untuk melelehkan atau melelehkan zat padat, dalam kedua kasus perubahan fasa terjadi pada tekanan dan suhu konstan, dalam kedua kasus terjadi pada titik leleh zat padat, dan keduanya sama. sifat intensif materi. Namun, mereka tidak sama.

Pertama-tama, panas laten peleburan dilambangkan dengan simbol L _fus atau L _f . Namun, ada perbedaan konseptual yang lebih penting terkait jumlah substansi yang dirujuk setiap istilah. Sementara panas peleburan molar mengacu pada 1 mol zat , panas laten peleburan menunjukkan jumlah panas yang dibutuhkan untuk melelehkan satu satuan massa zat, bukan satu mol. Artinya, panas laten pada kenyataannya adalah panas fusi spesifik, yang satuannya dalam SI adalah J/kg.

Penentuan entalpi molar fusi

penentuan eksperimental

Ada berbagai cara untuk menentukan entalpi molar fusi suatu zat. Itu diukur secara eksperimental menggunakan kalorimeter . Misalnya, jika kita ingin mengukur kalor molar peleburan air, kita dapat memasukkan massa air padat (es) yang diketahui ke dalam kalorimeter dengan kapasitas panas yang diketahui dan kemudian membiarkan es mencair sambil mengontrol suhunya. Kemudian, jumlah kalor yang diserap es untuk mencair dapat ditentukan dari perubahan suhu kalorimeter, yang memberi kita jumlah kalor yang dilepaskan es. Jika kita menggunakan kalorimeter isobarik, yaitu kalorimeter dengan tekanan konstan, panas ini secara langsung menyatakan entalpi peleburan sampel (catatan: ini adalah entalpi peleburan ΔH _fus, bukan entalpi molar ΔH _m,fus ).

Terakhir, dengan menggunakan massa air dan massa molarnya (18,02 g/mol), jumlah mol yang ada dalam sampel ditentukan dan massa molar leleh dihitung menggunakan persamaan berikut:

Penentuan dari panas laten fusi

Seperti disebutkan sebelumnya, panas laten fusi adalah panas per satuan massa, bukan per mol. Untuk alasan ini, panas fusi laten dapat diubah menjadi panas fusi molar hanya dengan mengalikannya dengan massa molar zat:

Sebelum melakukan perhitungan, konsistensi unit harus diperiksa dan setiap transformasi yang diperlukan harus dilakukan.

penentuan teoretis

Entalpi molar fusi juga dapat dihitung secara teoritis dari besaran termodinamika lainnya. Misalnya, jika kita mengetahui nilai entalpi pembentukan standar padatan dan cairan, serta kapasitas panas masing-masing pada tekanan konstan (C p,m, s _dan C _{P, m, l} , masing-masing) .

Dalam kasus ini, Hukum Hess digunakan untuk menetapkan dua cara yang berbeda untuk menghitung variasi entalpi peleburan di bawah kondisi suhu dan tekanan standar, satu secara langsung dan yang lainnya dengan mengambil padatan ke titik lebur normalnya, melakukan peleburan pada titik tersebut. suhu dan kemudian membawa cairan ke suhu standar di mana entalpi pembentukan standar dilaporkan.

Yaitu, entalpi dari proses berikut dihitung:

Di atas mewakili proses satu langkah di mana sejumlah A berpindah dari keadaan padat pada suhu dan tekanan standar T ₀ dan P ₀ , masing-masing, ke keadaan cair pada suhu dan tekanan yang sama. Entalpi proses ini dapat dihitung langsung dari entalpi pembentukan standar A pada kedua keadaan.

Ini adalah proses yang sama, hanya dilakukan dengan cara yang berbeda, membawa padatan ke titik leleh (T _fus ), melelehkannya pada suhu tersebut, dan kemudian membawa cairan ke suhu standar T ₀ .

Karena kedua proses berawal dan berakhir pada keadaan yang sama, maka Hukum Hess menunjukkan bahwa perubahan entalpi total harus sama, oleh karena itu:

Dari sini, kita selesaikan persamaan untuk menemukan entalpi fusi molar, yang memberi kita:

Referensi

Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Atkins. Kimia Fisik ( ^edisi ke-8 ). Editorial Medis Panamerican.

Panas fusi laten . (td). Fisika dengan komputer. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm

Chang, R. (2002). Fisikokimia ( ^edisi pertama ). PENDIDIKAN BUKIT MCGRAW.

Entalpi fusi. Edakulus (2021). http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/entalpia-fusion.html

Panas Fusi. (2020, 15 Agustus). https://chem.libretexts.org/@go/page/1936

LearnChemE. (2020, 13 Oktober). Hitung Kalor Reaksi pada Temperatur Tinggi [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=dxBD0j2gzjo&t=252s

Panas molar peleburan es . (2018, 5 April). nanopdf. https://nanopdf.com/download/molar-heat-of-fusion-of-ice-5aec35580aeb3_pdf