Fa'ata'ita'iga o Fesili ma Talanoaga o Fa'atusatusaga Fa'avevela
O le Thermochemistry o se lala o le kemisi e suʻesuʻeina ai suiga o le malosi e tutupu i taimi o tali faʻakemikolo, aemaise lava le fesiitaiga o le vevela. O le Thermochemistry e aofia ai manatu e pei o le enthalpy, entropy, ma le Gibbs free energy, lea e faʻaaogaina e vavalo ai le itu ma le vave o tali. I totonu o lenei tusiga, o le a matou suʻesuʻeina ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli ma talanoaina ai fua faʻatatau o le thermochemical.
Manatu Fa'avae o le Thermochemistry
A'o le'i o'o atu i fesili fa'ata'ita'i ma a latou talanoaga, e taua le iloa o nisi o manatu fa'avae o le thermochemistry:
1. Enthalpy (H): O le enthalpy o se ituaiga o le malosi i totonu o se faiga e fuaina i lalo o tulaga o le mamafa faifai pea. O le suiga i le enthalpy (\( \Delta H \)) e mafai ona faʻaalia e pei o:
\[ \Delta H = H_{oloa} – H_{mea tali} \]
2. Tali Fa'a-Endothermic ma Exothermic:
– O tali fa'a'ese'ese o tali ia e fa'asa'olotoina ai le vevela i totonu o le siosiomaga (\( \Delta H < 0 \)). - O tali fa'a'ese'ese o tali ia e mitiia ai le vevela mai le siosiomaga (\( \Delta H > 0 \)).
3. Tulafono a Hess: O le Tulafono a Hess e taʻu mai ai o le suiga atoa o le enthalpy o se tali faʻakemikolo e tutusa lava pe tupu le tali i le tasi laasaga pe ni laasaga se tele. E mafai ona faʻapea:
\[ \Delta H_{aofa'i} = \Delta H_1 + \Delta H_2 + … + \Delta H_n \]
Fesili Fa'ata'ita'i ma Talanoaga
Faʻataʻitaʻiga Fesili 1: Fuafuaina o le Suiga o le Enthalpy
I le iloiloina o tali atu nei:
\[ 2H_2(g) + O_2(g) \taumatau 2H_2O(l) \]
Afai e iloa o le suiga o le enthalpy o le fausiaina (\( \Delta H_f \)) o le vai e -285.8 kJ/mol. Fuafua le suiga atoa o le enthalpy mo le tali atu.
Talanoaga:
E mafai ona fuafuaina le suiga o le enthalpy o se tali (\( \Delta H_{reaction} \)) e ala i le fa'aaogaina o le suiga o le enthalpy o le fausiaina o oloa ma mea e tali mai ai.
Ua iloa:
– \[ \Delta H_f(H_2O(l)) = -285.8 \text{ kJ/mol} \]
Talu ai ona ua fausia ni mole se lua o le vai, o le suiga atoa o le enthalpy o le tali atu e:
\[ \Delta H_{reaction} = 2(-285.8 \text{ kJ/mol}) \]
\[ \Delta H_{reaction} = -571.6 \text{ kJ} \]
O lea la, o le aofaʻi atoa o le suiga o le enthalpy mo lenei tali atu e -571.6 kJ. O lenei tali atu e exothermic ona e le lelei le \( \Delta H \).
Faʻataʻitaʻiga Fesili 2: Faʻaaogaina o le Tulafono a Hess
I le iloiloina o tali atu nei:
\[ C(s) + O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \hspace{2mm} \text{(1)} \]
\[ C(s) + 1/2 O_2(g) \rightarrow CO(g) \hspace{2mm} \text{(2)} \]
\[ CO(g) + 1/2 O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \hspace{2mm} \text{(3)} \]
Ua iloa:
– \(\Delta H_1 = -393.5 \text{ kJ}\)
– \(\Delta H_2 = -110.5 \text{ kJ}\)
Fuafua le suiga o le enthalpy mo le tali atu (3).
Talanoaga:
Faaaoga le Tulafono a Hess e fuafua ai le suiga o le enthalpy mo le tali atu (3). Ia matau o le tali atu (3) e mafai ona aofia ai tali atu (1) ma le (2):
\[ \text{Reaction } (3): CO(g) + 1/2 O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \]
Fa'aliliu le tali (2) e fa'aaoga ai le Tulafono a Hess:
\[ CO_2(g) \rightarrow C(s) + O_2(g) \hspace{2mm} \text{(inverse 1)}, \Delta H = +393.5 \text{ kJ} \]
\[ C(s) + 1/2 O_2(g) \rightarrow CO(g) \hspace{2mm} \text{(2)}, \Delta H = -110.5 \text{ kJ} \]
Ia faaopoopo nei tali:
\[ CO_2(g) \rightarrow C(s) + O_2(g) + 1/2 O_2(g) \rightarrow CO(g) + 1/2 O_2(g) \]
\[ CO_2(g) \rightarrow C(s) + O_2(g) \rightarrow CO(g) + 1/2 O_2(g) \]
Fa'aopoopo suiga o le enthalpy:
\[ \Delta H_{reaction} = 393.5 – 110.5 \text{ kJ}\]
\[ \Delta H_{reaction} = 283.0 \text{ kJ}\]
O lea la, mo le tali atu \( CO(g) + 1/2 O_2(g) \rightarrow CO_2(g) \), o le suiga o le enthalpy e -283.0 kJ.
Fa'ata'ita'iga Fesili 3: Tali atu o le Calorimeter
Afai e 100 mL o le 1.0 M hydrochloric acid (HCl) ma le 100 mL o le 1.0 M sodium hydroxide (NaOH). A fa'afefiloi mea e lua i totonu o se calorimeter, e si'itia le vevela mai le 25.0 °C i le 31.0 °C. Afai o le gafatia o le vevela o le vai e 4.18 J/g°C ma o le mafiafia o le vai e 1.0 g/mL, fuafua le suiga o le enthalpy o le neutralization.
Talanoaga:
Laasaga-laasaga:
1. Fuafua le mamafa o le fofo:
\[ \text{Aofa'i o le voluma} = 100 \text{ mL} + 100 \text{ mL} = 200 \text{ mL} \]
\[ \text{Mass} = 200 \text{ g} \] (auā o le mafiafia o le vailaʻau e 1 g/mL)
2. Fuafua le suiga o le vevela:
\[ \Delta T = 31.0 \text{ °C} – 25.0 \text{ °C} = 6.0 \text{ °C} \]
3. Fuafua le malosi e mitiia e le fofo:
\[ q = m \cdot c \cdot \Delta T \]
\[ q = 200 \text{ g} \times 4.18 \text{ J/g°C} \times 6.0 \text{ °C} \]
\[ q = 5016 \text{ J} \]
\[ q = 5.016 \text{ kJ} \]
4. Fuafua le suiga o le enthalpy:
\[ \Delta H = \frac{q_{\text{solution}}}{\text{mol HCl}} \]
Mafaufau i le tutusa o moles o le HCl ma le NaOH:
\[ \text{Moles HCl} = 1.0 \text{ M} \times 0.100 \text{ L} = 0.100 \text{ mol} \]
\[ \Delta H = \frac{5.016 \text{ kJ}}{0.100 \text{ mol}} \]
\[ \Delta H = -50.16 \text{ kJ/mol} \]
O lea la, o le suiga o le enthalpy mo le neutralization o le HCl ma le NaOH e -50.16 kJ/mol, lea e faʻaalia ai se tali atu exothermic.
I'uga
O le Thermochemistry o se lala taua o le kemisi e fesoasoani ia i tatou e malamalama ai i le auala e suia ai ma faʻaliliuina ai le malosi i tali faʻakemikolo. I le malamalama i manatu autu e pei o le enthalpy ma le tulafono a Hess, ma le mafai ona faʻaaogaina i faʻafitauli faʻatino, e mafai ona tatou vavaloina suiga o le malosi e tutupu i tali faʻakemikolo eseese. O lenei tusiga ua tuʻuina atu ai ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli e faʻamoemoe e fesoasoani e faʻamalosia ai lou malamalama i fua faʻatatau o le thermochemical.
