Стандартна ентальпія утворення речовини

Найважливішим поняттям хімічної термодинаміки є стандартна ентальпія утворення речовини.

Стандартної ентальпії утворення речовини називається ентальпія реакції утворення одного моля речовини з простих речовин при стандартних умовах.

Стандартними в хімічній термодинаміці прийняті наступні умови: температура 298 К (25 ° С), тиск 101325 Па, концентрація (якщо реакція проводиться в розчині) 1 М.

З визначення випливає, що ентальпія утворення простих речовин приймається рівною нулю. Якщо проста речовина має кілька аллотропних модифікацій, то рівною нулю приймається ентальпія освіти найбільш стійкою з них при стандартних умовах. Наприклад, ентальпії освіти графіту і кисню О2 дорівнюють нулю, ентальпії освіти алмазу і озону нулю не рівні.

Ентальпія утворення речовини має кілька позначень. Найбільш поширене у вітчизняній хімічній літературі позначення - DНf (В), де В - формула сполуки. ІЮПАК рекомендує символ Df Н (В), який вже використовується в багатьох підручниках.

Примітка. Слід мати на увазі, що в хімічній термодинаміці використовуються поняття «стандартні умови» і «стандартний стан». Це близькі, але різні поняття. Стандартні умови - це 298 К (25 ° С), 101325 Па і 1 М. Стандартне стан - це стан при 101325 Па і 1 М, але при будь-постійній температурі.

Приклад 1. При взаємодії 9,0 г алюмінію з киснем виділяється 279,7 кДж тепла. Визначте ентальпію утворення оксиду алюмінію.

Рішення. 1) Записуємо рівняння реакції утворення оксиду алюмінію з простих речовин і молярну масу алюмінію:

2) Знаходимо кількість Al2 O3 утворюється з 9 г алюмінію по пропорції:

з 2 · 27 г алюмінію утворюється 1 моль Al2 O3

3) Знаходимо кількість тепла, що виділяється при утворенні одного моля оксиду алюмінію по пропорції:

при утворенні 1/6 моль Al2 O3 виділяється 279,7 кДж

х = 279,7 · 6 = 1678,2 кДж

Отримана величина є ентальпії утворення оксиду алюмінію, але з негативним знаком, тому що реакція екзотермічна: Тому Df Н ° (Al2 O3) = -1678,2 кДж / моль.

Приклад 2. Скільки тепла виділяється при спалюванні 1 м 3 водню (обсяг виміряно при н.у.) з утворенням рідкої води?

Рішення. 1) Записуємо рівняння горіння водню, молярний об'єм водню і ентальпію утворення води:

2) З рівняння реакції слід, що на освіту одного моль води витрачається 22,4 л водню і при цьому виділяється 285,3 кДж тепла. Для вирішення завдання складаємо пропорцію:

при спалюванні 22,4 л H2 виділяється 285,5 кДж

Таким чином, при спалюванні 1 м 3 водню виділяється тепло кількістю 12745,5 кДж.

4. Термохімічні рівняння і розрахунки

Рівняння реакції, в якому вказана ентальпія, називається термохимическим рівнянням. Значення ентальпії вказується праворуч від рівняння реакції через крапку з комою. Воно наводиться для стандартних умов, позначається DН ° і виражається в кДж. Слова «моль» в одиниці виміру ентальпії реакції не повинно бути, тому що вона (ентальпія реакції) відноситься до тих кількостей речовин, які вказані в рівнянні реакції. Якщо кількості будуть різними, то і значення ентальпії будуть різними, наприклад:

Літерним індексом позначається агрегатний стан речовини: до - кристалічна, ам - аморфне, ж - рідке, г - газоподібне, р - розчинена. Вказівка ​​агрегатного стану дуже важливо, так як ентальпія однієї і тієї ж реакції змінюється в залежності від того, в якому агрегатному стані знаходяться реагенти і продукти реакції.

Термохімічні рівняння можна додавати, віднімати, множити і ділити; при цьому відповідні дії проводяться над ентальпії.

Термохімічні розрахунки проводяться по основному закону термохіміі, який був встановлений українським хіміком Г.І. Гессом (1840 г). У сучасній термінології цей закон формулюється так:

Ентальпія реакції залежить від природи і стану вихідних речовин і продуктів, але не залежить від шляху, швидкості і механізму реакції.

З цього закону випливає:

Ентальпія реакції дорівнює сумі ентальпій утворення її продуктів за вирахуванням суми ентальпій утворення реагентів з урахуванням стехіометричних коефіцієнтів.

Це наслідок в математичному вигляді записується рівністю:

Крім основного закону, необхідно мати на увазі закон (або постулат, оскільки він очевидний) Лавуазьє - Лапласа.

Ентальпія розкладання складної речовини на прості дорівнює, але протилежна за знаком ентальпії його освіти з тих же простих речовин; ентальпії прямий і зворотної реакції рівні, але протилежні за знаком.

Приклад 3. Визначте ентальпію реакції гасіння вапна і обчисліть, скільки тепла виділяється при отриманні однієї тонни гашеного вапна.

Рішення. 1) Записуємо рівняння реакції і виписуємо з довідкових таблиць ентальпії утворення речовин: