Стандартні зміни ентальпії

СТАНДАРТНІ зміна ентальпії

Зміни ентальпії, що відбуваються при хімічної реакції або фазовому перетворенні, можуть варіювати в залежності від температури, тиску і фізичного стану речовин, що беруть участь в даному процесі. Крім того, зміни ентальпії залежать від кількості цих речовин. Тому прийнято характеризувати кожен конкретний процес стандартним зміною молярної ентальпії, або коротше - стандартної молярної ентальпії.

Стандартна молярна ентальпія реакції це зміна ентальпії при стандартних умовах в розрахунку на моль реакції, тобто відповідно до того, як вона описується стехиометрическим (збалансованим) хімічним рівнянням. В якості стандартних умов зазвичай приймаються температура 298 К і тиск 1 атм. Передбачається, що за цих умов кожен з реагентів і продуктів знаходиться в своєму стандартному (нормальному) фізичному стані. Наприклад, стандартним фізичним станом водню є газоподібний стан, тоді як стандартним фізичним станом води є рідкий стан.

Для запису стандартної молярної ентальпії реакції використовується позначення. Важливо відзначити, що величина повинна однозначно відповідати конкретному хімічному рівняння або формулою. наприклад,

Мал. 5.4. Екзотермічна і ендотермічна реакції.

Ця запис вказує, що якщо два благаючи газоподібного водню з'єднуються з одним молем газоподібного кисню утворюючи два благаючи рідкої води при тиску одна атмосфера і температурі 298 К, ​​то така реакція супроводжується зміною ентальпії, рівним -571,6 кДж. Негативний знак зміни ентальпії означає, що реакція екзотермічна, т. Е. Відбувається з виділенням тепла.

Якщо тепер ту ж реакцію уявити записаним нижче рівнянням, то стандартна молярна ентальпія цієї реакції виявляється рівною половині наведеного вище значення:

Після формули кожного речовини, що бере участь в реакції, слід обов'язково вказувати (в дужках) його фізичний стан. Щоб проілюструвати, наскільки це важливо, порівняємо, наприклад, стандартну молярну ентальпію реакції (б) зі стандартною молярної ентальпії наступної реакції:

В реакції (б) вода утворюється в рідкому стані, а в реакції (в) вона утворюється у вигляді газу (пара). Різниця в стандартних молярних ентальпій між цими двома реакціями, рівне 44,0 кДж / моль, являє собою стандартну молярну ентальпію (точніше, стандартне зміна молярної ентальпії) випаровування води.

Сказане дозволяє зрозуміти, що такі вирази, як «стандартна молярна ентальпія окислення водню» не можна вважати однозначними, і тому їх слід уникати. Стандартна молярна ентальпія окислення кисню може відповідати будь-якому з трьох наведених вище стехиометрических рівнянь і, отже, може мати будь-який з трьох зазначених вище значень, що істотно відрізняються один від одного.

Стандартна молярна ентальпія освіти

Стандартної молярної ентальпії утворення речовини АН називається зміна ентальпії при утворенні одного моля даної речовини з вхідних в нього елементів в їх стандартних станах при температурі 298 К і тиску одна атмосфера.

Порівняємо це визначення з наведеними вище прикладами. Ми переконалися,

що окислення водню можна уявити щонайменше трьома різними стехиометрическими рівняннями. Таким чином, нам відомі щонайменше три різні стандартні молярні ентальпії:

Яке ж з цих значень відповідає стандартній молярної ентальпії утворення води? Значення (в) не може відповідати йому, оскільки стандартним станом води при 298 К не є парообразное (газоподібне) стан, відповідне позначення. Стандартна молярна ентальпія утворення води може мати одне з двох, що залишилися значень, розходження між якими визначається тим, як записано рівняння реакції. Однак, оскільки в наведеному вище визначенні стандартної молярної ентальпії освіти зазначено, що воно відповідає зміні ентальпії в розрахунку на один моль утворюється речовини, слід вибрати варіант (б). Таким чином, стандартна молярна ентальпія утворення води.

У табл. 5.1 вказані стандартні молярні ентальпії освіти деяких поширених речовин в їх стандартних станах. Звернемо увагу, що в таблицю включені не тільки речовини, але і деякі іони. Іони і багато сполук не можуть бути отримані прямим синтезом з утворюють їх елементів. Однак їх стандартні ентальпії утворення можна обчислити за допомогою закону Гесса (з яким ми познайомимося в розд. 5.3).

Більшість з'єднань характеризуються негативними ентальпії освіти. Тому їх називають екзотермічні сполуками. Лише деякі сполуки мають позитивну ентальпію освіти. Вони називаються ендотермічними сполуками. Прикладом ендотермічного з'єднання є бензол.

Слід звернути увагу на ту обставину, що ентальпії утворення твердих сполук, як правило, мають великі (по абсолютній величині) негативні значення, ніж ентальпії освіти газів. Стандартна молярна ентальпія освіти будь-якого речовини або іона є мірою його стійкості в порівнянні з елементами, що утворюють дане з'єднання. Чим більше (по абсолютній величині) від'ємне значення ентальпії утворення з'єднання, тим стійкіше це з'єднання.

За визначенням стандартна молярна ентальпія освіти будь-якого елементу в його стандартному стані при 298 К дорівнює нулю. Наприклад,.

Таблиця 5.1. Стандартні молярні ентальпії освіти

Стандартна молярна ентальпія згоряння

Стандартної молярної ентальпії згоряння речовини називається зміна ентальпії при повному згорянні в кисні одного благаючи даного речовини в його стандартному состоянііпрі температурі 298 К і тиску 1 атм.

Наприклад, стандартна молярна теплота згоряння пропану дорівнює -2219,7 кДж на моль пропану. Це твердження записується в такий спосіб:

У табл. 5.2 вказані стандартні молярні ентальпії згоряння деяких з'єднань.

Таблиця 5.2. Стандартні молярні ентальпії згоряння

Стандартна молярна ентальпія нейтралізації

Стандартної молярної ентальпії нейтралізації називається зміна ентальпії при утворенні одного моля води в результаті нейтралізації будь-яких кислоти і луги при температурі 298 К і тиску одна атмосфера.

У разі нейтралізації сильної кислоти, такої, як соляної (хлороводню) кислоти і сильної луги, такий, як гідроксид натрію стандартна молярна ентальпія нейтралізації майже завжди дорівнює. Справа в тому, що будь-які реакції нейтралізації сильних кислот і сильних лугів можна описати одним і тим же іонним рівнянням

Винятком з цього правила є нейтралізація кислоти і гідроксиду калію. Ця реакція нейтралізації більш екзотермічну, ніж всі інші, внаслідок того що в ній відбувається осадження калію. Осадження являє собою екзотермічний процес.