Standard formasjonens entalpi

Den entalpien av en ren substans, kan ikke beregnes absolutt fordi det avhenger av indre energi som er ikke beregne (H = U + pV). Imidlertid tabeller av molare entalpier standarder ble etablert til raskt å beregne et standardreaksjon entalpi fra verdiene av disse molar entalpi: . Dette innebærer å definere en vilkårlig skala av molare entalpier ved å definere et vilkårlig null entalpi. $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} = \ sum _ {{i}} \ nu _ {i}. H _ {{i (T)}} ^ {0} ~$

Det er for å unngå denne ulempen at standard entalpi av dannelse ved T: eller hvis verdier for hver ren substans er blitt tabellert ved referansetemperaturen på 298 K er definert . $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$ $\ Delta _ {f} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

Definisjon

Standard dannelse entalpi ved temperaturen T av en kjemisk forbindelse , er forskjellen i entalpi involvert under dannelsen av en mol av denne forbindelsen fra det enkle legemet , rent , tatt i tilstandsstandarden og stabil ved den betraktede temperaturen T. $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$

Det tilsvarer standardreaksjonsentalpi ved T, (se termokjemi ) av reaksjonen for dannelse av den rene forbindelsesforbindelsen fra de tilsvarende enkle rene legemene, stabil i standardtilstanden ved T. $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

Eksempel:

Standard entalpi av dannelse ved T of er . ${\ rm {CO _ {{2 (g)}} ~}}$ $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {CO _ {{2 (g)}}) ~}}$

Det tilsvarer standard entalpi av reaksjonen , av reaksjonen av dannelse fra stabile enkle legemer i standardtilstanden ved T: $\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$

${\ rm {C _ {{grafitt}} + O _ {{2 (g)}} \ longrightarrow CO _ {{2 (g)}}}}$

Fra denne definisjonen følger flere konsekvenser.

Standard entalpi av dannelse, ved temperatur T, av et stabilt enkelt legeme er null: reaksjonen av dannelse av et slikt legeme vil faktisk være reaksjonen av dannelse fra seg selv. For eksempel:

\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {C _ {{grafitt}}) = 0 ~}}

Hvis grafitten er stabilt ved den valgte temperatur T. På den annen side, entalpien for dannelse av diamant karbon ( metastabile ) er forskjellig fra null, siden den svarer til reaksjonen for dannelse av diamant fra den enkle legemet stabilt under standardbetingelser, grafitt .

\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {O _ {{2 (g)}}) = 0 ~}}

hvis oksygenet er stabilt ved temperaturen T.

\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ({\ rm {CO _ {{2 (g)}}) \ neq 0 ~}}

fordi karbondioksid er en sammensatt kropp .

Det er ikke lenger nødvendig å definere en vilkårlig entalpieskala. Vi valgte å lage standard entalpitabeller med trening ved referansetemperaturen 298 K.

Termodynamiske mengder av noen forbindelser ved 298 K

Standard treningsenthalpier og standard entropi ved 298 K er hentet fra tabellene publisert av JANAF, samt Ribaud og Manson . Strengt tatt er disse treningsenthalpiene ikke lenger standard fordi de ikke er gitt ved P = 1 bar = 10 5 Pa , men ved P = 1 atm = 1.013 25 × 10 5 Pa , som var standardtrykket da de skrev. Likevel, gitt den minimale trykkvariasjonen, er verdiene rapportert i denne tabellen nær de reelle verdiene som en første tilnærming.

Kjemisk forbindelse	Molar masse (g / mol)	$\ Delta H _ {{f (298)}} ^ {0}$ (kJ / mol)	S ° 298 (J / (mol⋅K))
${\ rm {CO_ {2} (g)}}$	44.010	-393,52	213,75
${\ rm {CO (g)}}$	28.011	-110,58	197.6
${\ rm {NO (g)}}$	30.008	90,32	210,7
${\ rm {NH_ {3} (g)}}$	17,031	-45,91	192,66
${\ rm {CH_ {4} (g)}}$	16.043	-74,9	186,17
${\ rm {C_ {2} H_ {6} (g)}}$	30.068	-84,7	229,57
${\ rm {C_ {3} H_ {8} (g)}}$	44,094	-103,88	270,01
${\ rm {C_ {4} H _ {{10}} (g)}}$	58.12	-124,78	310.15
${\ rm {C_ {5} H _ {{12}} (g)}}$	72,146	-146,50	349,49
${\ rm {C_ {6} H _ {{14}} (g)}}$	86,172	-167,25	386,95
${\ rm {C_ {7} H _ {{16}} (g)}}$	100,21	-187,89	425,41
${\ rm {C_ {8} H _ {{18}} (g)}}$	114,224	-208,52	463,84
${\ rm {C_ {2} H_ {4} (g)}}$	28.054	52.49	219.30
${\ rm {C_ {3} H_ {6} (g)}}$	42 078	20.42	267.03
${\ rm {C_ {2} H_ {2} (g)}}$	26,038	226,81	200,92
${\ rm {C_ {6} H_ {6} (g)}}$	78.108	82,96	269.30
${\ rm {H_ {2} (g)}}$	2016	0	130.46
${\ rm {H (g)}}$	1.008	218.06	114,65
${\ rm {N_ {2} (g)}}$	28.016	0	191.32
${\ rm {N (g)}}$	14.008	472,96	153,23
${\ rm {O (g)}}$	16.000	249,28	161.02
${\ rm {O_ {2} (g)}}$	32.000	0	204,82
${\ rm {O_ {3} (g)}}$	48.000	142.12	237,42
${\ rm {C}}$ (grafitt)	12,011	0	5.68
${\ rm {C}}$ (diamant)	12,011	1,92	2.45
${\ rm {H_ {2} O}}$ (væske)	18.01528	-285,10	69,96
${\ rm {H_ {2} O}}$ (gass)	18.01528	-241,8	188,74
${\ rm {HF}}$ (væske)	20.00634	-299,8
${\ rm {HF}}$ (gass)	20.00634	-271.1	173,7
${\ rm {HCl}}$ (gass)	36.461	-92,31	186,90

Merknader:

det eneste legemet hvis standard entalpi av dannelse ved 298 K er null, tilsvarende den stabile manifolden ved denne temperaturen;
visse forbindelser som ikke er stabile under normaltrykk til 298 K . Dette er for eksempel tilfelle med vann i gasstilstand. Likevel, selv om dens eksistens er formell under disse forholdene, ga vi verdien av dens standard entalpi av dannelse ved 298 K , bestemt ved å ta hensyn til entalpi av fordampning av flytende vann.

Hess 'lov

Fordelen med standard entalpi av dannelse er at den gjør det mulig å beregne hvilken som helst reaksjon, med kunnskap om hver av reaktantene og produktene som er involvert i reaksjonen. Dette er gitt av loven fra Hess . $\ Delta _ {r} H _ {{(T)}} ^ {{0}} ~$ $\ Delta H _ {{f (T)}} ^ {{0}} ~$

Tenk på en kjemisk reaksjon hvis balanse ligning er som følger:

$\ nu _ {1} A_ {1} + \ nu _ {2} A_ {2} + ... \ nu _ {i} A_ {i} \ rightleftharpoons ... \ nu _ {j} A_ {j} ~$

reagenser (i) .................................... produkter (j)

Standard reaksjonshalpi ved T er lik:

$\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} = \ sum _ {{j}} \ nu _ {{j}} \ Delta H _ {f, j ( T)}} ^ {{0}} - \ sum _ {{i}} \ nu _ {{i}} \ Delta H _ {{f, i (T)}} ^ {{0}} ~$

Merknader:

Disse forholdene uttrykkes ofte av følgende uttrykk, som er forenklede, men mindre eksplisitte.

0 = \ sum _ {{i}} \ nu _ {{i}} A _ {{i}} ~

(balanse-ligning.)

\ Delta _ {{r}} H _ {{(T)}} ^ {{0}} = \ sum _ {{i}} \ nu _ {{i}} \ Delta H _ {f, i ( T)}} ^ {{0}} ~

De produktene er ikke lenger skilles fra reagenser og de støkiometriske koeffisientene er kjent algebraisk: positiv for produktene, negativ for reagenser.

Merknader

På samme måte og av samme grunner er en standard fri entalpi av dannelse definert ved T : hvis verdier er blitt tabellert for de fleste av forbindelsene, ved referansetemperaturen på 298 K. Disse verdiene gjør det mulig for å beregne standard fri entalpi av reaksjon ved 298 K : $\ Delta G _ {{f (T)}} ^ {0} ~$ $\ Delta _ {r} G _ {{298}} ^ {0} ~$

\ Delta _ {{r}} G _ {{298}} ^ {{0}} = \ sum _ {{i}} \ nu _ {{i}} \ Delta G _ {{f, i (298) }} ^ {{0}} ~

Dette gir tilgang til likevektskonstanten, (se Kjemisk likevekt ).

K _ {{(298)}} ~

På den annen side kan entropien til en ren kropp beregnes på en absolutt måte (se Entropi av en ren kropp ), så det er ikke nødvendig å definere en standard entropi for dannelse. Standard molære entropier ved 298 K: er direkte tabellert. De tillater beregning av standard reaksjonsentropi ved 298 K : $S _ {{(298)}} ^ {0} ~$ $\ Delta _ {r} S _ {{298}} ^ {0} ~$

\ Delta _ {{r}} S _ {{298}} ^ {{0}} = \ sum _ {{i}} \ nu _ {{i}}. S _ {{i (298)}} ^ {{0}} ~

Se også

Merknader og referanser

Termodynamiske bord, Joint Army-Navy-NASA-Air Force (JANNAF), Interagency Propulsion Committee.
Ribaud og Manson, Ministry of Air, 1961.