Tabla de Contenidos
Entanpy mol của phản ứng tổng hợp , đôi khi còn được gọi là nhiệt mol của phản ứng tổng hợp, là sự thay đổi entanpy của sự chuyển pha từ rắn sang lỏng của một mol chất tại điểm nóng chảy của nó . Vì sự thay đổi entanpy tương đương với nhiệt của một quá trình được thực hiện ở áp suất không đổi, nên chúng ta cũng có thể định nghĩa entanpy mol của phản ứng tổng hợp là lượng nhiệt cần thiết để truyền một mol chất từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng trong quá trình nóng chảy của nó. điểm và áp suất không đổi.
Entanpy này là một đặc tính chuyên sâu của vật chất, vì vậy nó chỉ phụ thuộc vào thành phần của nó chứ không phụ thuộc vào số lượng mẫu mà người ta đang làm việc, cũng như độ mở rộng hoặc kích thước của hệ thống. Nói cách khác, nó là tính chất đặc trưng của từng loại vật chất và nói chung là chỉ các chất tinh khiết.
Ví dụ, entanpy của phản ứng tổng hợp nước ở áp suất 1 atm là 6,02 kJ/mol, có nghĩa là cần 6,02 kJ để làm tan hoặc chảy 18 g nước rắn hoặc nước đá (khối lượng tương ứng với một mol nước) là ở 0°C và do đó chuyển đổi chúng thành 18 g nước lỏng, cũng ở 0°C.
Biểu tượng cho entanpy mol của phản ứng tổng hợp
Các cách khác nhau để biểu diễn entanpy mol đã tồn tại theo thời gian, bao gồm cả entanpy mol của phản ứng tổng hợp. Biểu tượng được chấp nhận rộng rãi cho entanpy là H. Nó là một chức năng trạng thái được xác định bởi sự khác biệt giữa năng lượng bên trong của một hệ thống và sản phẩm PV; nói cách khác, H = U – PV. Tuy nhiên, khi chúng ta nói về entanpy của một quá trình chẳng hạn như phản ứng tổng hợp chứ không phải của một chất, thì chúng ta thực sự đang đề cập đến sự thay đổi entanpy của hệ thống do hậu quả của quá trình nói trên. Vì lý do này, trong những trường hợp này, ký hiệu của entanpi thực sự là ΔH.
Vì nó là entanpy của quá trình hợp hạch, fo “fus” được thêm vào dưới dạng chỉ số dưới, đó là ΔH fus (mặc dù f hiếm khi được sử dụng vì nó có thể bị nhầm lẫn với entanpy của sự hình thành, đây là một khái niệm khác). Cuối cùng, có hai cách thường chỉ ra rằng một entanpy là mol. Trước đây, người ta thường đặt một thanh phía trên biểu tượng. Tuy nhiên, vì nhiều lý do, cách biểu diễn các đại lượng nhiệt động mol này là không phù hợp nên chữ m (cho mol) đã được thay thế bằng phần bổ sung dưới dạng chỉ số dưới, được phân tách với chỉ số dưới của quy trình bằng dấu phẩy. Điều này có nghĩa là biểu tượng hiện được chấp nhận cho entanpy mol của phản ứng tổng hợp là:
Entanpi phân tử tiêu chuẩn của phản ứng tổng hợp
Khi áp suất tại đó entanpy mol được đo là áp suất tiêu chuẩn 1 atm (hoặc 1 bar, tùy thuộc vào quy ước được sử dụng) và quá trình thay đổi pha xảy ra ở điểm nóng chảy thông thường (tương ứng với điểm nóng chảy ở áp suất tiêu chuẩn) , thì nó được gọi là entanpy mol tiêu chuẩn của phản ứng tổng hợp, được biểu thị bằng cách thêm 0 làm số mũ vào ký hiệu entanpy.
Đơn vị của entanpy mol của phản ứng tổng hợp
Các đơn vị của entanpy mol của phản ứng tổng hợp là [năng lượng]/[mol] hoặc, tương tự, [năng lượng].[mol] -1 . Các đơn vị này phụ thuộc vào hệ thống đơn vị mà bạn đang làm việc. Dưới đây là một số ví dụ về các đơn vị thường được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau:
- Đơn vị SI là J/mol hoặc J.mol -1 .
- kJ/mol hoặc kJ.mol -1 (các đơn vị này rất phổ biến theo thứ tự độ lớn của hầu hết các entanpi mol của phản ứng tổng hợp).
- cal/mol hoặc cal.mol -1 .
- kcal/mol hoặc kcal.mol -1 hoặc, Cal/mol hoặc Cal.mol -1 giống nhau là gì (các đơn vị này rất phổ biến theo thứ tự độ lớn của hầu hết các entanpi mol của phản ứng tổng hợp).
- BTU/mol hay BTU.mol -1 (thường dùng trong kỹ thuật).
Entanpy mol của phản ứng tổng hợp so với nhiệt ẩn của phản ứng tổng hợp
Một sai lầm tương đối phổ biến là nhầm lẫn giữa entanpy mol của phản ứng tổng hợp với nhiệt ẩn của phản ứng tổng hợp. Lý do rất đơn giản: cả hai đều đề cập đến lượng nhiệt cần thiết để làm nóng chảy hoặc làm tan chảy một chất rắn, trong cả hai trường hợp, sự thay đổi pha xảy ra ở áp suất và nhiệt độ không đổi, trong cả hai trường hợp, nó xảy ra ở điểm nóng chảy của chất rắn và cả hai đều tính chất chuyên sâu của vật chất. Tuy nhiên, chúng không giống nhau.
Để bắt đầu, ẩn nhiệt nóng chảy được biểu thị bằng ký hiệu L fus hoặc L f . Tuy nhiên, có một sự khác biệt về khái niệm quan trọng hơn liên quan đến lượng chất mà mỗi thuật ngữ đề cập đến. Trong khi nhiệt dung mol của phản ứng tổng hợp đề cập đến 1 mol chất , nhiệt ẩn của phản ứng tổng hợp biểu thị lượng nhiệt cần thiết để làm tan chảy một đơn vị khối lượng của chất đó chứ không phải một mol. Điều đó có nghĩa là ẩn nhiệt trên thực tế là nhiệt dung riêng của phản ứng tổng hợp, có đơn vị trong SI là J/kg.
Xác định entanpy mol của phản ứng tổng hợp
xác định thực nghiệm
Có nhiều cách khác nhau để xác định entanpy mol của phản ứng tổng hợp của một chất. Nó được đo bằng thực nghiệm bằng nhiệt lượng kế . Ví dụ: nếu chúng ta muốn đo nhiệt dung mol của phản ứng tổng hợp nước, chúng ta có thể đưa một khối lượng nước rắn (nước đá) đã biết vào nhiệt lượng kế có công suất nhiệt đã biết, sau đó để băng tan trong khi kiểm soát nhiệt độ. Sau đó, lượng nhiệt mà băng hấp thụ để làm tan chảy có thể được xác định từ sự thay đổi nhiệt độ của nhiệt lượng kế, cho chúng ta lượng nhiệt do nó giải phóng. Nếu chúng ta đang sử dụng nhiệt lượng kế đẳng áp, tức là nhiệt lượng kế có áp suất không đổi, nhiệt lượng này biểu thị trực tiếp entanpy của phản ứng tổng hợp của mẫu (lưu ý: đó là entanpy của phản ứng tổng hợp ΔH fus, không phải entanpi mol ΔH m,fus ).
Cuối cùng, bằng cách sử dụng khối lượng nước và khối lượng mol của nó (18,02 g/mol), số mol có trong mẫu được xác định và khối lượng mol nóng chảy được tính theo phương trình sau:
Xác định từ nhiệt ẩn của phản ứng tổng hợp
Như đã đề cập trước đó, ẩn nhiệt của phản ứng tổng hợp là nhiệt trên một đơn vị khối lượng, chứ không phải trên mỗi mol. Vì lý do này, nhiệt ẩn của phản ứng tổng hợp có thể được chuyển thành nhiệt mol của phản ứng tổng hợp chỉ bằng cách nhân nó với khối lượng mol của chất:
Trước khi thực hiện phép tính, phải kiểm tra tính nhất quán của các đơn vị và thực hiện mọi phép biến đổi cần thiết.
xác định lý thuyết
Entanpy mol của phản ứng tổng hợp cũng có thể được tính theo lý thuyết từ các đại lượng nhiệt động lực học khác. Ví dụ: nếu chúng ta biết các giá trị của entanpi tiêu chuẩn của sự hình thành chất rắn và chất lỏng, cũng như nhiệt dung tương ứng của chúng ở áp suất không đổi (C p,m, s và C P, m, l , tương ứng ) .
Trong những trường hợp này, Định luật Hess được sử dụng để thiết lập hai cách khác nhau để tính biến thiên entanpy của phản ứng tổng hợp trong các điều kiện tiêu chuẩn về nhiệt độ và áp suất, một cách trực tiếp và cách kia bằng cách đưa chất rắn đến điểm nóng chảy thông thường của nó, thực hiện quá trình nóng chảy ở nhiệt độ đã nêu. nhiệt độ và sau đó đưa chất lỏng đến nhiệt độ tiêu chuẩn tại đó entanpi tiêu chuẩn của sự hình thành được báo cáo.
Nghĩa là, entanpy của các quá trình sau được tính toán:
Phần trên thể hiện quy trình một bước trong đó một lượng A nhất định chuyển từ trạng thái rắn ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn lần lượt là T 0 và P 0 , sang trạng thái lỏng ở cùng nhiệt độ và áp suất. Entanpy của quá trình này có thể được tính trực tiếp từ entanpy tiêu chuẩn của sự hình thành A ở cả hai trạng thái.
Đây là quá trình tương tự, chỉ thực hiện theo một cách khác, đưa chất rắn đến nhiệt độ nóng chảy (T fus ), làm nóng chảy ở nhiệt độ đó, rồi đưa chất lỏng về nhiệt độ tiêu chuẩn T 0 .
Vì cả hai quá trình bắt đầu và kết thúc ở cùng một trạng thái, nên Định luật Hess chỉ ra rằng tổng số thay đổi entanpy phải bằng nhau, do đó:
Từ đây, chúng tôi giải phương trình để tìm entanpy mol của phản ứng tổng hợp, mang lại cho chúng tôi:
Người giới thiệu
Atkins, P., & dePaula, J. (2010). Atkins. Hóa lý ( tái bản lần thứ 8 .). Biên tập y tế Panamerican.
Nhiệt tiềm ẩn của phản ứng tổng hợp . (nd). Vật lý với máy tính. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm
Chang, R. (2002). Hóa lý ( tái bản lần 1 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.
Entanpy nhiệt hạch. Educaplus (2021). http://www.educaplus.org/elementos-quimicos/propiedades/entalpia-fusion.html
Sức nóng của Fusion. (2020, ngày 15 tháng 8). https://chem.libretexts.org/@go/page/1936
Tìm hiểuChemE. (2020, ngày 13 tháng 10). Tính nhiệt của phản ứng ở nhiệt độ cao [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=dxBD0j2gzjo&t=252s
Nhiệt mol của phản ứng tổng hợp của nước đá . (2018, ngày 5 tháng 4). nanopdf. https://nanopdf.com/download/molar-heat-of-fusion-of-ice-5aec35580aeb3_pdf
