Enthalpie und thermochemische Reaktionen
Enthalpie und thermochemische Reaktionen
Physikalische und chemische Veränderungen erfolgen unter konstantem Druck. Bei Reaktionen unter konstantem Druck gewonnene oder verlorene Wärme wird als Enthalpieänderung bezeichnet. Die Enthalpie ist die gesamte kinetische und potentielle Energie von Materieteilchen. Es ist mit dem Buchstaben “H” bezeichnet. Die Enthalpie der Materie kann nicht gemessen werden, die Enthalpieänderung kann jedoch gemessen werden. Wir können Veränderungen in der Enthalpie finden, wie unten angegeben;
Reaktanten → Produkte
Wenn HR die Enthalpie der Reaktanten und HP die Enthalpie der Produkte ist, wird die Änderung der Enthalpie ∆H=HP-HR
- Bei exothermen Reaktionen ist die HR größer als die HP, sodass die Enthalpieänderung negativ wird.
HP<HR so; ∆H<0
- Da endotherme Reaktionen Wärme absorbieren, werden HP> HR und Enthalpieänderungen positiv.
HP>HR damit; ∆H>0
Die Änderung der Enthalpie hängt von Temperatur und Druck ab. Daher sollten Sie die Enthalpieänderungen von Reaktionen bei gleicher Temperatur und gleichem Druck vergleichen.
Die Änderung der Enthalpie bei einem Druck von 1 atm und einer Temperatur von 25 ° C wird als Standard-Enthalpieänderung bezeichnet.
Bei endothermen Reaktionen steigt die Systementhalpie an. Beispielsweise ist die Enthalpie von Wasser bei gleicher Temperatur größer als die Enthalpie von Eis. Die nachstehende Grafik zeigt die Enthalpie von endothermen Reaktionen; 
Bei exothermen Reaktionen;
Thermochemische Reaktionen
Reaktionen, die sowohl Änderungen der Materie als auch der Energie anzeigen, werden als thermochemische Reaktionen bezeichnet. Beispiele für thermochemische Reaktionen;
- Exotherme Reaktion;
C(s) +O2(g) → CO2(g) ; ∆H=-94 kcal
Diese Reaktion sagt uns, dass 1 Mol C (s) mit 1 Mol O2 (s) reagiert und 1 Mol CO2 erzeugt, und 94 kcal Wärme freigesetzt werden. Reaktion wird;
C(s) +O2(g) → CO2(g) + 94 kcal
- Endotherme Reaktion;
2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g) ; ∆H=116 kcal
Diese Reaktion erklärt uns, 2 Mol H2O absorbieren Wärme und zerfallen in 2 Mol H2 und O2.
2H2O(g) + 116 kcal → 2H2(g) + O2(g)
Eigenschaften thermochemischer Reaktionen
- Die Koeffizienten vor jedem Element geben die Anzahl der Mol Materie an, und der angegebene H-Wert gibt die Wärme an, die durch eine Reaktion freigesetzt oder absorbiert wird, die mit diesen Zahlen ausgeglichen ist.
Beispiel: Finden Sie die aus der Reaktion freiwerdende Wärme, bei der 2 Mol CH4 und 2 Mol Cl2 unter Bildung von CCl4 und HCl reagieren. CH4(g) 4Cl2(g) → CCl4(g) + 4HCl(g) + 104 kcal
Lösung:
Die oben angegebene Reaktion ist für 1 Mol CH4 ausgeglichen, wir sollten zuerst einschränkende Substanzen finden.
1 mol CH4 reagieren mit 4 mol CCl4
? mol CH4 reagieren mit 2 mol CCl4
—————————————–
?= 0,5 mol CH4
2-0,5 = 1,5 mol CH4 wird bei dieser Reaktion nicht verwendet, da Cl2 einschränkend wirkt.
Die Wärmeabgabe aus der Reaktion berechnet sich unter Berücksichtigung der begrenzenden Materie.
4 mol Cl2 setzen 104 kcal Wärme frei
2 mol Cl2 setzen ? kcal wärme
————————————–
? = 52 kcal Wärme wird aus der Reaktion von 2 Mol Cl2; freigesetzt.
Wenn Sie die Reaktion mit der Zahl “n” multiplizieren, müssen Sie den ∆H-Wert auch mit “n” multiplizieren.
Beispiel:
CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ; ∆H=-68 kcal
Wenn wir die Reaktion mit 2 multiplizieren;
2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ; ∆H=2(-68)=-136 kcal
- Wird die Richtung der thermochemischen Reaktion geändert, ändert sich auch das Vorzeichen von ∆H.
Beispiel:
2H2O(g) → 2H2(g) + O2(g) ∆H=116 kcal
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) ∆H=-116 kcal
Wie Sie dem Beispiel entnehmen können, ändert sich auch das Zeichen der Enthalpieänderung, wenn wir die Reaktionsrichtung ändern.
- Da ∆H von Sachzuständen abhängt, müssen Sie Sachzustände in thermochemische Reaktionen schreiben.
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ∆H=-58 kcal
H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ∆H=-68 kcal
Wie Sie den Beispielen entnehmen können, ist die Wasserenthalpie im flüssigen Zustand geringer als die Wasserenthalpie im gasförmigen Zustand.