Ohatra amin'ny fanontaniana miresaka momba ny fiovan'ny enthalpy amin'ny fepetra mahazatra
Pendahuan
Ny fiovan'ny entalpie dia foto-kevitra fototra ao amin'ny termosimia izay mitana anjara toerana lehibe amin'ny dingana simika isan-karazany. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia hodinihintsika amin'ny antsipiriany ny fomba kajy sy fahatakarana ny fiovan'ny entalpie amin'ny fepetra mahazatra amin'ny alàlan'ny ohatra maromaro sy fifanakalozan-kevitra feno. Ity lahatsoratra ity dia hahasoa ny mpianatra, ny mpianatry ny oniversite, ary izay rehetra mianatra simia mba hahazoana fahatakarana tsara kokoa momba ity lohahevitra ity.
Fahatakarana ny Enthalpy sy ny Fiovan'izany
Ny entalpie (H) dia ny angovo manontolon'ny rafitra iray, izay ahitana ny angovo anatiny sy ny angovo mifandraika amin'ny tsindry sy ny volume. Raha ny amin'ny fihetsika simika, matetika isika dia liana amin'ny fiovan'ny entalpie (ΔH), izay maneho ny fiovan'ny angovo manontolo mandritra ny fihetsika amin'ny tsindry tsy miova.
Ny fiovan'ny entalpie eo ambanin'ny fepetra mahazatra (ΔH⁰) dia ny fiovan'ny entalpie rehefa ao anatin'ny toetrany mahazatra ny zavatra mihetsika sy ny vokatra rehetra, izany hoe, amin'ny tsindry 1 atm sy ny mari-pana matetika 25°C (298 K).
Fanontaniana sy fifanakalozan-kevitra santionany
Fanontaniana 1: Fandoroana Metana
Fanontaniana: Kajio ny fiovan'ny entalpie mahazatra (ΔH⁰) ho an'ny fandoroana molekiola metana 1 (\(CH_4\)) mifototra amin'ity fampitoviana manaraka ity:
\[ CH_4(g) + 2O_2(g) \rightarrow CO_2(g) + 2H_2O(l) \]
Fantatra:
– ΔH⁰f \(CH_4(g)\) = -74.8 kJ/mol
– ΔH⁰f \(CO_2(g)\) = -393.5 kJ/mol
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Dinika:
Azo kajy amin'ny fampiasana ny lalàn'i Hess amin'ny alalan'ity raikipohy manaraka ity ny fiovan'ny entalpie mahazatra ho an'ny fihetsika simika:
\[ \Delta H⁰ = ∑ ΔH⁰f(vokatra) – ∑ ΔH⁰f(mpihetsika) \]
Voalohany, fantaro ny entalpie mahazatra amin'ny fiforonan'ny akora tsirairay ao amin'ny fihetsiketsehana:
– \( ΔH⁰f_{CH_4(g)} = -74.8 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{CO_2(g)} = -393.5 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{H_2O(l)} = -285.8 \) kJ/mol (×2 ho an'ny mol roa \(H_2O\))
Avy eo, kajy ny fitambaran'ny enthalpies amin'ny fiforonan'ny vokatra sy ny reactants:
\[ ∑ ΔH⁰f(vokatra) = [-393.5] + [2(-285.8)]
= -393.5 + (-571.6)
= -965.1 kJ/mol
\[ ∑ ΔH⁰f(mpihetsika) = [-74.8] + [0] \]
(Ny singa rehetra amin'ny endriny fototra dia manana entalpie fiforonan'ny fenitra 0 kJ/mol)
Avy eo, kajy ny fiovan'ny entalpie mahazatra (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = -965.1 – (-74.8)
= -965.1 + 74.8
= -890.3 kJ/mol
Noho izany, ny fiovan'ny entalpie mahazatra amin'ny fandoroana mol metana 1 dia -890.3 kJ/mol.
Fanontaniana 2: Fihetseham-pon'ny fiforonan'ny rano
Fanontaniana: Kajio ny fiovan'ny entalpie mahazatra (ΔH⁰) ho an'ny fiforonan'ny rano avy amin'ny hidrôzenina sy oksizenina mifototra amin'ity fampitoviana manaraka ity:
\[ 2H_2(g) + O_2(g) \rightarrow 2H_2O(l) \]
Fantatra:
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 kJ/mol
Dinika:
Mila mahita ny fiovan'ny entalpie mahazatra ho an'ny fihetsika avy amin'ireo akora fanombohana mankany amin'ireo vokatra irina isika. Amin'ny fampiasana ny entalpie mahazatra amin'ny fiforonan'ny akora:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(vokatra) – ∑ ΔH⁰f(mpihetsika) \]
Kajio ny entalpie-n'ny fiforonan'ny vokatra sy ny zavatra mihetsika:
\[
\begin{align}
∑ ΔH⁰f(vokatra) & = [2(-285.8)] \\
∑ ΔH⁰f(vokatra) & = -571.6 kJ/mol
\end{align}
\]
\[
ΔH⁰f(H_2(g)) = 0 kJ/mol
ΔH⁰f(O_2(g)) = 0 kJ/mol
∑ ΔH⁰f(ireo zavatra mihetsika) = [2(0)] + [0] = 0 \text{ kJ/mol}
\]
Avy eo, kajy ny fiovan'ny entalpie mahazatra (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = -571.6 \text{ kJ/mol} \]
Noho izany, ny fiovan'ny entalpie mahazatra ho an'ny fiforonan'ny rano dia -571.6 kJ/mol.
Fanontaniana 3: Fahasimban'ny azota dioksida
Fanontaniana: Kajio ny fiovan'ny entalpie mahazatra (ΔH⁰) ho an'ny fizarazarana ny dioksida azota (\(NO_2\)) ho lasa entona monoksida azota (\(NO\)) sy entona oksizenina (O₂) mifototra amin'ity fampitoviana manaraka ity:
\[ 2NO_2(g) \rightarrow 2NO(g) + O_2(g) \]
Fantatra:
– ΔH⁰f \(NO_2(g)\) = 33.2 kJ/mol
– ΔH⁰f \(NO(g)\) = 90.3 kJ/mol
Dinika:
Kajy mitovy amin'izany:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(vokatra) – ∑ ΔH⁰f(mpihetsika) \]
Kajio ny entalpie-n'ny fiforonan'ny vokatra:
\[
\begin{align}
∑ ΔH⁰f(vokatra) & = [2( ΔH⁰f_{NO(g)} )] + [ ΔH⁰f_{O_2(g)}] \\
& = [2(90.3)] + [0] \\
& = 180.6 kJ/mol
\end{align}
\]
Kajio ny entalpie-n'ny fiforonan'ny "réactants":
\[
\begin{align}
∑ ΔH⁰f(mpihetsika) & = [2( ΔH⁰f_{NO_2(g)} )] \\
& = [2(33.2)]
& = 66.4 kJ/mol
\end{align}
\]
Kajio ny fiovan'ny entalpie mahazatra (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = 180.6 – 66.4 = 114.2 \text{ kJ/mol} \]
Noho izany, ny fiovan'ny entalpie mahazatra ho an'ny fahapotehan'ny azota dioksida dia 114.2 kJ/mol.
Famaranana
Teknika tena ilaina amin'ny thermochemistry ny fikajiana ny fiovan'ny enthalpy mahazatra (ΔH⁰). Amin'ny alalan'ny fahatakarana ny fomba fampiasana ny enthalpy mahazatra amin'ny fiforonan'ny zavatra sy ny fampiharana ny lalàn'i Hess, dia afaka mamaritra ny fiovan'ny angovo amin'ny fihetsika simika isan-karazany isika. Amin'ny alalan'ireo ohatra etsy ambony ireo, dia antenaina fa hahazo fahatakarana lalindalina kokoa sy fahaizana mikajy ny fiovan'ny enthalpy ho an'ny fihetsika simika isan-karazany ny mpamaky. Zava-dehibe io fahalalana io tsy ho an'ny fianarana akademika ihany fa ho an'ny fampiharana indostrialy sy fikarohana siantifika isan-karazany ihany koa.
