Standard dannelse entalpi

Den enthalpi af et rent stof kan ikke beregnes absolut fordi den afhænger af den indre energi , som ikke kan beregnes (H = U + PV). Men tabeller af molære entalpier standarder blev etableret hurtigt beregne en standard reaktionsentalpien fra værdierne af disse molære enthalpi: . Dette indebærer at definere en vilkårlig skala af molære entalpier ved at definere et vilkårligt nul entalpi. $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} = \ sum _ {{i}} \ nu _ {i}. H _ {{i (T)}} ^ {0} ~$

Det er at undgå denne ulempe er blevet defineret standard dannelses-enthalpi ved T: eller hvis værdier for hver rene stof blev tabuleret ved en referencetemperatur på 298 K . $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$ $\ Delta _ {f} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

Definition

Standard dannelses-enthalpi ved temperaturen T af en kemisk forbindelse , er forskellen i enthalpi involveret under dannelsen af et mol af denne forbindelse fra simple krop , ren , taget i staten standard og stabil ved den betragtede temperatur T. $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$

Det svarer til standardreaktionsenthalpi ved T, (se termokemi ) af reaktionen til dannelse af den rene forbindelseforbindelse ud fra de tilsvarende enkle rene legemer, stabil i standardtilstanden ved T. $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

Eksempel:

Standard-entalpi af dannelse ved T of er . ${\ rm {CO _ {{2 (g)}}}}$ $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {CO _ {{2 (g)}}) ~}}$

Det svarer til standardenthalpien af reaktionen , af reaktionen ved dannelse fra stabile enkle legemer i standardtilstanden ved T: $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

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

Fra denne definition følger flere konsekvenser.

Standard-entalpi af dannelse, ved temperatur T, for et stabilt simpelt legeme er nul: reaktionen af dannelse af et sådant legeme ville faktisk være reaktionen af dannelse fra sig selv. For eksempel:

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

hvis grafitten er stabil ved den valgte temperatur T. På den anden side er entalpi af dannelse af diamantkulstof ( metastabilt ) forskellig fra nul, da det svarer til reaktionen af dannelse af diamant fra det simple legeme stabilt under standardbetingelser, grafit .

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

hvis iltet er stabilt ved temperaturen T.

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

fordi kuldioxid er en sammensat krop .

Det er ikke længere nødvendigt at definere en vilkårlig entalpieskala. Vi valgte at udarbejde standard entalpiistabeller med træning ved referencetemperaturen på 298 K.

Termodynamiske mængder af nogle forbindelser ved 298 K

Standard træningsenthalpier og standard entropi ved 298 K er taget fra tabeller udgivet af JANAF samt Ribaud og Manson . Strengt taget er disse uddannelses- entalpier ikke længere standard, fordi de ikke er oplyst ved P = 1 bar = 10 5 Pa , men ved P = 1 atm = 1,013 25 × 10 5 Pa , som var den standard tryk når de skrev. I betragtning af den minimale trykvariation er værdierne i denne tabel ikke desto mindre tæt på de reelle værdier som en første tilnærmelse.

Kemisk forbindelse	Molær masse (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
${\ rm {NO (g)}}$	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
${\ rm {C}}$ (grafit)	12.011	0	5.68
${\ rm {C}}$ (diamant)	12.011	1,92	2.45
${\ rm {H_ {2} O}}$ (væske)	18.01528	-285,10	69,96
${\ rm {H_ {2} O}}$ (gas)	18.01528	-241,8	188,74
${\ rm {HF}}$ (væske)	20.00634	-299,8
${\ rm {HF}}$ (gas)	20.00634	-271.1	173,7
${\ rm {HCl}}$ (gas)	36.461	-92,31	186,90

Bemærkninger:

det enkelte legeme, hvis standard-entalpi af dannelse ved 298 K er nul, svarende til den stabile manifold ved denne temperatur;
visse forbindelser ikke stabile under standard tryk til 298 K . Dette er for eksempel tilfældet med vand i gastilstand. Ikke desto mindre, selvom dets eksistens er formel under disse betingelser, gav vi værdien af dens standard-dannelse-entalpi ved 298 K , bestemt ved at tage hensyn til entalpi af fordampning af flydende vand.

Hess 'lov

Fordelen ved standard-entalpi af dannelse er, at det gør det muligt at beregne den af enhver reaktion, idet man kender den af hver af reaktanterne og produkterne, der er involveret i reaktionen. Dette er givet ved loven fra Hess . $\ Delta _ {r} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$ $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$

Overvej en kemisk reaktion, hvis balanceligning er som følger:

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

reagenser (i) .................................... produkter (j)

Standard reaktionsenthalpi ved T er lig med:

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

Bemærkninger:

Disse forhold udtrykkes ofte ved følgende udtryk, som er forenklede, men mindre eksplicitte.

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

(balance-ligning.)

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

De produkter der ikke længere skelnes fra reagenser og de støkiometriske koefficienter er noteret algebraisk: positiv for de produkter, negativt for reagenserne.

Bemærkninger

På samme måde og af samme grunde er der defineret en standard fri entalpi af dannelse ved T : hvis værdier er blevet tabelleret for de fleste af forbindelserne ved referencetemperaturen 298 K. Disse værdier gør det muligt at beregne standard fri entalpi af reaktion ved 298 K : $\ Delta G _ {{f (T)}} ^ {0} ~$ $\ Delta _ {r} G _ {{298}} ^ {0} ~$

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

Dette giver adgang til ligevægtskonstanten (se kemisk ligevægt ).

K _ {{(298)}} ~

På den anden side kan entropien af en ren krop beregnes på en absolut måde (se Entropi af en ren krop ), så det er ikke nødvendigt at definere en standard entropi for dannelse. Standard molære entropier ved 298 K: er direkte tabelleret. De tillader beregning af standardreaktionsentropien ved 298 K : $S _ {{(298)}} ^ {0} ~$ $\ Delta _ {r} S _ {{298}} ^ {0} ~$

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

Se også

Noter og referencer

Termodynamiske borde, Joint Army-Navy-NASA-Air Force (JANNAF), Interagency Propulsion Committee.
Ribaud og Manson, luftfartsministeriet, 1961.