Qu'est-ce que la formation de l'enthalpie? (Avec des exercices)

La Enthalpie de formation C'est le changement subi par l'enthalpie dans la formation d'une taupe d'un composé ou d'une substance dans des conditions standard. La condition de pression standard est comprise lorsque la réaction de formation est effectuée à la pression atmosphérique à partir d'une atmosphère et à une température ambiante de 25 degrés Celsius ou 298,15 Kelvin.

L'état normal des éléments réactifs dans une réaction de formation se réfère à l'état d'agrégation (solide, liquide ou gazeux) de ces substances dans les conditions standard de pression et de température.

Dans la réaction de formation d'un composé, la chaleur est échangée avec l'environnement. Source: Pixabay

L'état normal fait également référence à la forme allotrope la plus stable de ces éléments réactifs dans les conditions de réaction standard.

Entalpía H est une fonction thermodynamique qui est définie comme une énergie interne ou plus le produit de la pression P par le volume V des substances impliquées dans la réaction chimique de la formation d'une substance mole:

H = u + p ∙ v

Entalpía a des dimensions d'énergie et dans le système international de mesures est mesuré en joules.

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Enthalpie standard

Le symbole de l'enthalpie est H, mais dans le cas spécifique de la formation, l'enthalpie est désignée par ΔH0F pour indiquer qu'il fait référence au changement subi par cette fonction thermodynamique dans la réaction de formation d'une mole d'un certain composé dans des conditions standard en standard standard conditions.

Dans la notation, la supériorité 0 indique les conditions standard et l'indice.

Chaleur de formation

La première loi établit que la chaleur échangée dans un processus thermodynamique est égale à la variation de l'énergie interne des substances impliquées dans le processus plus les travaux effectués par ces substances dans le processus:

Q = ΔU + W

Dans le cas à portée de main, la réaction est réalisée sous pression constante, en particulier à la pression d'une atmosphère, donc le travail sera le produit de la pression pour le changement de volume.

Ensuite, la chaleur de formation d'un certain composé que nous désignerons par Q0F est liée au changement d'énergie et de volume interne comme suit:

Q0f = ΔU + P ΔV

Mais se souvenant de la définition de l'enthalpie standard que nous devons:

Q0f = ΔH0f

Différence entre l'enthalpie et la chaleur de formation

Cette expression ne signifie pas que l'entraînement de la chaleur et l'enthalpie de l'entraînement sont les mêmes. L'interprétation correcte est que la chaleur échangée pendant la réaction de formation a provoqué un changement dans l'entropie de la substance formée par rapport aux réactifs dans des conditions standard.

D'un autre côté, car l'enthalpie est une fonction thermodynamique étendue, la chaleur de formation se réfère toujours à une taupe du composé formé.

Si la réaction d'entraînement est exothermique, alors l'enthalpie de la formation est négative.

Au contraire, si la réaction d'entraînement est endothermique, alors l'enthalpie de la formation est positive.

Équations thermochimiques

Dans une équation de formation à la thermochimie, non seulement les réactifs et les produits doivent être indiqués. En premier lieu, il est nécessaire que l'équation chimique soit équilibrée de telle manière que la quantité du composé formé est toujours 1 mol.

D'un autre côté dans l'équation chimique, l'état d'agrégation des réactifs et des produits doit être indiqué. Si nécessaire, leur forme alotrope doit également être indiquée, car la chaleur de formation dépend de tous ces facteurs.

Dans une équation de formation à la thermochimie, l'enthalpie de formation doit également être indiquée.

Regardons quelques exemples d'équations thermochimiques bien faites:

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (g); ΔH0f = -241,9 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (L); ΔH0f = -285,8 kJ / mol

H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (s); ΔH0f = -292,6 kJ / mol

Considérations importantes

- Tous sont équilibrés en fonction de la formation de 1 mole de produit.

- L'état de l'agrégation des réactifs et du produit est indiqué.

- L'enthalpie de formation est indiquée.

Notez que l'enthalpie de la formation dépend de l'état d'agrégation du produit. Des trois réactions, la plus stable dans des conditions standard est la seconde.

Parce que ce qui compte dans une réaction chimique et en particulier dans l'une de la formation est le changement d'entropie et non l'entropie elle-même, il est convenu que les éléments purs de leur forme moléculaire et l'état d'agrégation naturelle dans des conditions standard ont une entropie de formation nul.

Voici quelques exemples:

O2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Cl2 (g); ΔH0f = 0 kJ / mol

Na (s); ΔH0f = 0 kJ / mol

C (graphite); ΔH0f = 0 kJ / mol

Exercices résolus

-Exercice 1

Sachant que pour la formation de l'Eteno (C2H4), c'est nécessaire.

Solution 

En premier lieu, nous proposons l'équation chimique et l'équilibrer en fonction d'une mol d'Ene.

Ensuite, nous prenons en compte qu'il est nécessaire de fournir de la chaleur afin que la réaction d'entraînement soit effectuée, indiquant qu'il s'agit d'une réaction endothermique et donc l'entropie d'entraînement est positive.

2 C (graphite solide) + 2 H2 (gaz) → C2H4 (gaz); ΔH0f = +52 kJ / mol

-Exercice 2

Dans des conditions standard, ils sont mélangés dans un récipient de 5 litres d'hydrogène et d'oxygène. L'oxygène et l'hydrogène réagissent complètement sans aucun des réactifs pour former du peroxyde d'hydrogène. Dans la réaction, 38,35 kJ de chaleur à l'environnement ont été libérés.

Poser l'équation chimique et thermochimique. Calculez l'entropie de formation de peroxyde d'hydrogène.

Solution 

La réaction de formation de peroxyde d'hydrogène est:

H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (liquide)

Notez que l'équation est déjà équilibrée sur la base d'une mol de produit. C'est-à-dire une mole d'hydrogène et une mol d'oxygène est nécessaire pour produire une mole de peroxyde d'hydrogène.

Mais la déclaration de problème nous indique que dans un récipient à 5 litres, l'hydrogène et l'oxygène sont mélangés dans des conditions standard, nous savons donc que chacun des gaz occupe 5 litres.

Utilisation de conditions standard pour obtenir l'équation de la thermochimie

D'un autre côté, les conditions standard sont comprises.

Dans des conditions standard, 1 mol de gaz idéal occupera 24,47 L, comme cela peut être vérifié à partir du calcul suivant:

V = (1 mol * 8,3145 j / (mol * k) * 298,15 k) / 1,03 x 10⁵ pa = 0,02447 m³ = 24,47 l.

Comme disponible pour 5 L, le nombre de moles de chacun des gaz est donné par:

5 litres / 24,47 litres / mol = 0,204 moles de chacun des gaz.

Selon l'équation chimique équilibrée, 0,204 moles de peroxyde d'hydrogène se formeront dans laquelle ils ont libéré 38,35 kJ de chaleur à l'environnement. C'est-à-dire pour former une mol de peroxyde, 38,35 kJ / 0,204 moles = 188 kJ / mol sont nécessaires.

De plus, comme la chaleur est rejetée dans l'environnement pendant la réaction, donc l'enthalpie de la formation est négative. Enfin, l'équation thermochimique suivante:

H2 (gaz) + O2 (gaz) → H2O2 (liquide); ΔH0f = -188 kJ / mol

Les références

1. Castaños e. Enthalpie dans les réactions chimiques. Récupéré de: lidiaconlachimica.Wordpress.com
2. Thermochimie. Enthalpie de réaction. Récupéré de: Ressources.éducation.est
3. Thermochimie. Définition de l'enthalpie de réaction standard. Récupéré de: Quimitube.com
4. Thermochimie. Définition de l'enthalpie et des exemples de formation. Récupéré de: Quimitube.com
5. Wikipédia. Enthalpie de réaction standard. Récupéré de: Wikipedia.com
6. Wikipédia. Enthalpie de formation. Récupéré de: Wikipedia.com