בייַשפּיל פֿראַגן וואָס דיסקוטירן ענטהאַלפּי ענדערונגען אין נאָרמאַלע באַדינגונגען
הקדמה
ענטהאלפיע ענדערונג איז א יסודות'דיגער קאנצעפט אין טערמאכעמיע וואס שפילט א קריטישע ראלע אין פארשידענע כעמישע פראצעסן. אין דעם ארטיקל וועלן מיר דיסקוטירן אין דעטאל ווי אזוי צו רעכענען און פארשטיין ענטהאלפיע ענדערונג אונטער סטאנדארט באדינגונגען דורך עטלעכע ביישפיל פראבלעמען און ברייטע דיסקוסיעס. דער ארטיקל וועט זיין נוצלעך פאר סטודענטן, קאלעדזש סטודענטן, און ווער עס יז וואס שטודירט כעמיע צו באקומען א בעסער פארשטאנד פון דעם טעמע.
פֿאַרשטיין ענטהאַלפּי און אירע ענדערונגען
ענטהאלפּיע (H) איז די גאַנצע ענערגיע פון אַ סיסטעם, באַשטייענדיק פון אינערלעכער ענערגיע און די ענערגיע פֿאַרבונדן מיט דרוק און באַנד. אין פאַל פון כעמישע רעאַקציעס, זענען מיר אָפט אינטערעסירט אין דער ענטהאלפּיע ענדערונג (ΔH), וואָס שפּיגלט אָפּ די גאַנצע ענערגיע ענדערונג בעת דער רעאַקציע ביי קאָנסטאַנטן דרוק.
די ענטהאַלפּיע ענדערונג אונטער נאָרמאַלע באַדינגונגען (ΔH⁰) איז די ענטהאַלפּיע ענדערונג ווען אַלע רעאַקטאַנטן און פּראָדוקטן זענען אין זייערע נאָרמאַלע שטאַטן, דאָס הייסט, ביי אַ דרוק פון 1 אַטם און אַ טעמפּעראַטור פון געוויינטלעך 25°C (298 K).
בייַשפּיל פֿראַגן און דיסקוסיע
פראגע 1: מעטאן פארברענונג
פראגע: רעכנט אויס די סטאנדארט ענטהאלפי ענדערונג (ΔH⁰) פאר די פארברענונג פון 1 מאל מעטאן (\(CH_4\)) באזירט אויף די פאלגנדע גלייכונג:
\[ טש_4(ג) + 2אָ_2(ג) \rightarrow CO_2(ג) + 2ה_2אָ(ל) \]
עס איז באַקאַנט:
– ΔH⁰f \(CH_4(g)\) = -74.8 קדזש/מאָל
– ΔH⁰f \(CO_2(g)\) = -393.5 קדזש/מאָל
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 קדזש/מאָל
פֿאַרעפֿנטלעכט:
די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונג פֿאַר אַ כעמישער רעאַקציע קען מען קאַלקולירן ניצנדיק העס'ס געזעץ דורך די פאלגענדע פאָרמולע:
[ΔH⁰ = ∑ΔH⁰f(פּראָדוקט) – ∑ΔH⁰f(רעאַקטאַנט)]
ערשטנס, אידענטיפיצירט די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי פון פאָרמאַציע פֿאַר יעדער סאַבסטאַנץ אין דער רעאַקציע:
– \( ΔH⁰f_{CH_4(g)} = -74.8 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{CO_2(g)} = -393.5 \) kJ/mol
– \( ΔH⁰f_{H_2O(l)} = -285.8 \) kJ/mol (×2 פֿאַר צוויי מאָל \(H_2O\))
דערנאך, רעכנט אויס די סומע פון די ענטהאַלפּיעס פון פאָרמירונג פון די פּראָדוקטן און רעאַקטאַנץ:
\[ ∑ ΔH⁰f(פּראָדוקט) = [-393.5] + [2(-285.8)]
= -393.5 + (-571.6)
= -965.1 \text{ kJ/mol} \]
\[ ∑ ΔH⁰f(רעאַקטאַנט) = [-74.8] + [0] \]
(אלע עלעמענטארע פארבינדונגען אין זייער באזישער פארעם האבן א סטאנדארט ענטהאלפי פון פארמאציע פון 0 קדזש/מאל)
דערנאך, רעכנט אויס די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונג (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = -965.1 – (-74.8)
= -965.1 + 74.8
= -890.3 \text{ kJ/mol} \]
אזוי, די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונג פֿאַר די פֿאַרברענונג פון 1 מאָל מעטאַן איז -890.3 קדזש/מאָל.
פראגע 2: וואסער פארמאציע רעאקציע
פראגע: רעכנט אויס די סטאנדארט ענטהאלפי ענדערונג (ΔH⁰) פאר דער פארמאציע פון וואסער פון וואסערשטאף און זויערשטאף באזירט אויף דער פאלגנדער גלייכונג:
\[2H_2(ג) + אָ_2(ג) \rightarrow 2H_2O(l) \]
עס איז באַקאַנט:
– ΔH⁰f \(H_2O(l)\) = -285.8 קדזש/מאָל
פֿאַרעפֿנטלעכט:
מיר דאַרפֿן צו געפֿינען די נאָרמאַלע ענטהאַלפּיע ענדערונג פֿאַר אַ רעאַקציע פֿון די אָנהייב סאַבסטאַנסן צו די געוואונטשענע פּראָדוקטן. ניצנדיק די נאָרמאַלע ענטהאַלפּיע פֿון פֿאָרמאַציע:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(פּראָדוקט) – ∑ ΔH⁰f(רעאַקטאַנט) \]
רעכנט אויס די ענטהאלפּיע פון פאָרמירונג פון פּראָדוקטן און רעאַקטאַנץ:
\[
\begin{אויסגלייַכן}
∑ ΔH⁰f(פּראָדוקט) & = [2(-285.8)] \\
∑ ΔH⁰f(פּראָדוקט) & = -571.6 \text{ kJ/mol}
\ענד{אויסגלייַכן}
\]
\[
ΔH⁰f(H_²(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
ΔH⁰f(O_2(g)) = 0 \text{ kJ/mol} \\
∑ ΔH⁰f(רעאַקטאַנטן) = [2(0)] + [0] = 0 \text{ kJ/mol}
\]
דערנאך, רעכנט אויס די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונג (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = -571.6 \text{ kJ/mol} \]
אזוי, די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונג פֿאַר דער פאָרמירונג פון וואַסער איז -571.6 קדזש/מאָל.
פראגע 3: דעקאמפאזיציע פון שטיקשטאף דיאקסייד
פראגע: רעכנט אויס די סטאנדארט ענטהאלפי ענדערונג (ΔH⁰) פאר דער צעפאל פון שטיקשטאף דיאקסייד (\(NO_2\)) אין שטיקשטאף מאנאקסייד גאז (\(NO\)) און זויערשטאף גאז (O₂) באזירט אויף דער פאלגנדער גלייכונג:
\[ 2NO_2(ג) \rightarrow 2NO(g) + אָ_2(ג) \]
עס איז באַקאַנט:
– ΔH⁰f \(NO_2(g)\) = 33.2 קדזש/מאָל
– ΔH⁰f \(NO(g)\) = 90.3 קדזש/מאָל
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ענלעכע חשבונות:
\[ ΔH⁰ = ∑ ΔH⁰f(פּראָדוקט) – ∑ ΔH⁰f(רעאַקטאַנט) \]
רעכנט אויס די ענטהאלפּיע פון פאָרמאַציע פון דעם פּראָדוקט:
\[
\begin{אויסגלייַכן}
∑ ΔH⁰f(פּראָדוקט) & = [2( ΔH⁰f_{NO(g)} )] + [ ΔH⁰f_{O_2(g)}] \\
& = [2(90.3)] + [0] \\
און = 180.6 \text{ קדזש/מאָל}
\ענד{אויסגלייַכן}
\]
רעכנט אויס די ענטהאלפּיע פון פאָרמירונג פון די רעאַקטאַנץ:
\[
\begin{אויסגלייַכן}
∑ ΔH⁰f(רעאַקטאַנט) & = [2( ΔH⁰f_{NO_2(g)} )] \\
און = [2(33.2)] \\
און = 66.4 \text{ קדזש/מאָל}
\ענד{אויסגלייַכן}
\]
רעכנט אויס די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונג (ΔH⁰):
\[ ΔH⁰ = 180.6 – 66.4 = 114.2 \text{ kJ/mol} \]
אזוי, די סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונג פֿאַר די דעקאָמפּאָזיציע פון שטיקשטאָף דייאַקסייד איז 114.2 קדזש/מאָל.
קעסימפּולאַן
אויסרעכענען סטאַנדאַרט ענטהאַלפּי ענדערונגען (ΔH⁰) איז אַ וויכטיקע טעכניק אין טערמאָכעמיע. דורך פֿאַרשטיין ווי צו נוצן סטאַנדאַרט ענטהאַלפּיעס פון פאָרמאַציע און אָנווענדן העס'ס געזעץ, קענען מיר באַשטימען די ענערגיע ענדערונגען אין פֿאַרשידענע כעמישע רעאַקציעס. דורך די בייַשפּיל פּראָבלעמען אויבן, ווערט ערוואַרטעט אַז לייענער וועלן באַקומען איינבליק און די פיייקייט צו אויסרעכענען ענטהאַלפּי ענדערונגען פֿאַר פֿאַרשידענע כעמישע רעאַקציעס. דאָס וויסן איז וויכטיק נישט בלויז פֿאַר אַקאַדעמישע שטודיעס, נאָר אויך פֿאַר פֿאַרשידענע אינדוסטריעלע אַפּליקאַציעס און וויסנשאַפֿטלעכע פֿאָרשונג.
