Jump to content

Стандартная энтальпия образования

(Перенаправлено с Энтальпии образования )

В химии и термодинамике стандартная энтальпия образования или стандартная теплота образования соединения изменение энтальпии при образовании 1 моля вещества из составляющих его элементов в исходном состоянии при всех веществах в стандартном состоянии . Стандартное давления значение p = 10 5 Па (= 100 кПа = 1 бар ) рекомендовано ИЮПАК значение 1,00 атм (101,325 кПа). , хотя до 1982 года использовалось [ 1 ] Стандартной температуры не существует. Его символ — Δ f H. . Надстрочный индекс Plimsoll на этом символе указывает на то, что процесс протекал в стандартных условиях при указанной температуре (обычно 25 °C или 298,15 К).

Стандартные состояния определены для различных типов веществ. Для газа это гипотетическое состояние, которое он принял бы, если бы подчинялся уравнению идеального газа при давлении 1 бар. Для газообразного или твердого растворенного вещества, присутствующего в разбавленном идеальном растворе , стандартным состоянием является гипотетическое состояние концентрации растворенного вещества ровно один моль на литр (1 М ) при давлении 1 бар, экстраполированное из бесконечного разбавления. Для чистого вещества или растворителя в конденсированном состоянии (жидком или твердом) стандартным состоянием является чистая жидкость или твердое вещество под давлением 1 бар.

Для элементов, имеющих несколько аллотропов , эталонным состоянием обычно выбирается форма, в которой элемент наиболее стабилен при давлении 1 бар. Единственным исключением является фосфор , для которого наиболее стабильной формой при давлении 1 бар является черный фосфор , но белый фосфор выбран в качестве стандартного эталонного состояния при нулевой энтальпии образования. [ 2 ]

Например, стандартная энтальпия образования углекислого газа — это энтальпия следующей реакции в указанных выше условиях:

Все элементы записываются в свои стандартные состояния, и образуется один моль продукта. Это справедливо для всех энтальпий образования.

Стандартная энтальпия образования измеряется в единицах энергии на количество вещества, обычно выражается в килоджоулях на моль (кДж моль). −1 ), но также в килокалориях на моль , джоулях на моль или килокалориях на грамм (любая комбинация этих единиц, соответствующая рекомендациям по количеству энергии на массу или количество).

Все элементы в исходных состояниях ( газообразный кислород , твердый углерод в форме графита и т. д.) имеют стандартную энтальпию образования, равную нулю, поскольку при их образовании не происходит никаких изменений.

Реакция образования представляет собой процесс при постоянном давлении и постоянной температуре. Поскольку давление стандартной реакции образования фиксировано на уровне 1 бар, стандартная энтальпия образования или теплота реакции является функцией температуры. Для целей таблицы все стандартные энтальпии образования указаны при одной температуре: 298 К, ​​обозначенной символом Δ f H.
298
К.

Закон Гесса

[ редактировать ]

Для многих веществ реакцию образования можно рассматривать как сумму ряда более простых реакций, реальных или вымышленных. Затем энтальпию реакции можно проанализировать, применив закон Гесса , который гласит, что сумма изменений энтальпии для ряда отдельных стадий реакции равна изменению энтальпии всей реакции. Это верно, поскольку энтальпия — это функция состояния , значение которой для всего процесса зависит только от начального и конечного состояний, а не от каких-либо промежуточных состояний. Примеры приведены в следующих разделах.

Ионные соединения: цикл Борна – Габера.

[ редактировать ]
Стандартное изменение энтальпии образования на диаграмме Борна – Габера для фторида лития . Δlatt тексте H соответствует UL в . Стрелка вниз «сродство к электрону» показывает отрицательную величину –EA F , поскольку EA F обычно определяется как положительная.

Для ионных соединений стандартная энтальпия образования эквивалентна сумме нескольких членов, входящих в цикл Борна–Габера . Например, образование фторида лития ,

можно рассматривать как сумму нескольких ступеней, каждая из которых имеет свою энтальпию (или энергию, примерно):

  1. H sub стандартная энтальпия атомизации (или сублимации ) твердого лития.
  2. IE Li , первая энергия ионизации газообразного лития.
  3. B(F–F) — стандартная энтальпия атомизации (или энергия связи) газообразного фтора.
  4. EA F , сродство к электрону атома фтора.
  5. U L энергия решетки фторида лития.

Сумма этих энтальпий дает стандартную энтальпию образования ( Δ f H ) фторида лития:

На практике энтальпию образования фторида лития можно определить экспериментально, но энергию решетки невозможно измерить напрямую. Поэтому уравнение переформулировано для оценки энергии решетки: [ 3 ]

Органические соединения

[ редактировать ]

Реакции образования большинства органических соединений являются гипотетическими. Например, углерод и водород не вступают в прямую реакцию с образованием метана ( CH 4 ), так что стандартную энтальпию образования невозможно измерить напрямую. Однако стандартную энтальпию сгорания легко измерить с помощью бомбовой калориметрии . Затем стандартную энтальпию образования определяют с помощью закона Гесса . Горение метана:

эквивалентна сумме гипотетического разложения на элементы с последующим сгоранием элементов с образованием углекислого газа ( CO 2 ) и вода ( Н 2 О ):

Применяя закон Гесса,

Решая стандарт энтальпии образования,

Значение определяется как -74,8 кДж/моль. Знак минус показывает, что реакция, если бы она протекала, была бы экзотермической ; то есть метан энтальпически более стабилен, чем газообразный водород и углерод.

можно Прогнозировать теплоты образования простых ненапряженных органических соединений с помощью метода групповой аддитивности теплоты образования .

Использование в расчетах для других реакций.

[ редактировать ]

Стандартное изменение энтальпии любой реакции можно рассчитать по стандартным энтальпиям образования реагентов и продуктов с использованием закона Гесса. Данную реакцию рассматривают как разложение всех реагирующих веществ на элементы в их стандартных состояниях с последующим образованием всех продуктов. Тогда тепло реакции минус сумма стандартных энтальпий образования реагентов (каждый из которых умножается на соответствующий стехиометрический коэффициент ν ) плюс сумма стандартных энтальпий образования продуктов (каждый из которых также умножается на соответствующий стехиометрический коэффициент). коэффициент), как показано в уравнении ниже: [ 4 ]

Если стандартная энтальпия продуктов меньше стандартной энтальпии реагентов, стандартная энтальпия реакции отрицательна. Это означает, что реакция является экзотермической. Обратное также верно; стандартная энтальпия реакции положительна для эндотермической реакции. В этом расчете неявно предполагается идеальное решение между реагентами и продуктами, при котором энтальпия смешения равна нулю.

Например, при сжигании метана :

Однако является элементом в своем стандартном состоянии, так что , а теплота реакции упрощается до

это уравнение из предыдущего раздела для энтальпии сгорания .

Ключевые понятия для расчета энтальпии

[ редактировать ]
  • При обратном ходе реакции величина ΔH остается прежней, но меняется знак.
  • Когда сбалансированное уравнение реакции умножается на целое число, соответствующее значение Δ H также необходимо умножить на это целое число.
  • Изменение энтальпии реакции можно рассчитать по энтальпиям образования реагентов и продуктов.
  • Элементы в стандартном состоянии не вносят вклада в расчеты энтальпии реакции, поскольку энтальпия элемента в стандартном состоянии равна нулю. Аллотропы элемента, отличного от стандартного состояния, обычно имеют ненулевую стандартную энтальпию образования.

Примеры: стандартные энтальпии образования при 25 °C.

[ редактировать ]

Термохимические свойства отдельных веществ при 298,15 К и 1 атм.

Неорганические вещества

[ редактировать ]

Алифатические углеводороды

[ редактировать ]

Другие органические соединения

[ редактировать ]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ ИЮПАК , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) « стандартное давление ». два : 10.1351/goldbook.S05921
  2. ^ Окстоби, Дэвид В.; Пэт Гиллис, Х; Кэмпион, Алан (2011). Основы современной химии . Cengage Обучение. п. 547. ИСБН  978-0-8400-4931-5 .
  3. ^ Мур, Станицкий и Юрс. Химия: молекулярная наука . 3-е издание. 2008. ISBN   0-495-10521-X . страницы 320–321.
  4. ^ «Энтальпии реакции» . www.science.uwaterloo.ca . Архивировано из оригинала 25 октября 2017 года . Проверено 2 мая 2018 г.
  5. ^ Перейти обратно: а б Хаускрофт, CE; Шарп, AG (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. п. 392. ИСБН  978-0-13-039913-7 .
  6. ^ Грин, Д.В., изд. (2007). Справочник инженеров-химиков Перри (8-е изд.). Макгроу-Хилл. стр. 2–191. ISBN  9780071422949 .
  7. ^ Клейкамп, Х. (1998). «Энергия Гиббса образования SiC: вклад в термодинамическую стабильность модификаций». Доклады Бунзеновского общества физической химии . 102 (9): 1231–1234. дои : 10.1002/bbpc.19981020928 .
  8. ^ «Карбид кремния Альфа (SiC)» . Март 1967 года . Проверено 5 февраля 2019 г.
  • Зумдал, Стивен (2009). Химические принципы (6-е изд.). Бостон. Нью-Йорк: Хоутон Миффлин. стр. 384–387. ISBN  978-0-547-19626-8 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 3e205bb04ddc3c7753bb1a5adc2fee1a__1722766140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/3e/1a/3e205bb04ddc3c7753bb1a5adc2fee1a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Standard enthalpy of formation - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)