NHIỆT CỦA PHẢN ỨNG LÀ GÌ? - HÓA HỌC - 2025

Các nhiệt của phản ứng hay entanpi của phản ứng (ΔH) là sự thay đổi entanpi của một phản ứng hóa học xảy ra ở áp suất không đổi. Nó là một đơn vị đo nhiệt động lực học hữu ích để tính lượng năng lượng trên mỗi mol được giải phóng hoặc tạo ra trong một phản ứng.

Vì entanpi có nguồn gốc từ áp suất, thể tích và nội năng, tất cả đều là hàm trạng thái, nên entanpi cũng là hàm trạng thái.

ΔH, hay sự thay đổi entanpi xuất hiện như một đơn vị đo lường nhằm tính toán sự thay đổi năng lượng của một hệ thống khi quá khó khăn để tìm ΔU, hoặc sự thay đổi nội năng của một hệ thống, đồng thời đo lượng nhiệt và công thay nhau.

Với áp suất không đổi, sự thay đổi entanpi tương đương với nhiệt và có thể được đo bằng ΔH = q.

Kí hiệu ΔHº hoặc ΔHº _r sau đó phát sinh để giải thích nhiệt độ và áp suất chính xác của nhiệt của phản ứng ΔH.

Entanpi chuẩn của phản ứng được ký hiệu bằng ΔHº hoặc ΔHºrxn và có thể nhận cả giá trị âm và dương. Các đơn vị của ΔHº là kiloJoules trên mol, hoặc kj / mol.

Khái niệm trước đây để hiểu nhiệt của phản ứng: sự khác biệt giữa ΔH và ΔHº

Δ = đại diện cho sự thay đổi entanpi (entanpi của các sản phẩm trừ đi entanpi của các chất phản ứng).

Giá trị dương chỉ ra rằng các sản phẩm có entanpi cao hơn hoặc đó là phản ứng thu nhiệt (cần có nhiệt).

Giá trị âm chỉ ra rằng các chất phản ứng có entanpi cao hơn, hoặc đó là phản ứng tỏa nhiệt (sinh ra nhiệt).

º = có nghĩa là phản ứng là sự thay đổi entanpi tiêu chuẩn và xảy ra ở áp suất / nhiệt độ đặt trước.

r = biểu thị rằng sự thay đổi này là entanpi của phản ứng.

Trạng thái tiêu chuẩn: trạng thái tiêu chuẩn của chất rắn hoặc chất lỏng là chất tinh khiết ở áp suất 1 bar hoặc ở cùng 1 bầu khí quyển (105 Pa) và nhiệt độ 25 ° C, hoặc là 298 K .

ΔHº _r là nhiệt tiêu chuẩn của phản ứng hoặc entanpi tiêu chuẩn của một phản ứng, và giống như ΔH, nó cũng đo entanpi của phản ứng. Tuy nhiên, ΔHºrxn diễn ra trong điều kiện "tiêu chuẩn", có nghĩa là phản ứng xảy ra ở 25 ° C và 1 atm.

Lợi ích của phép đo ΔH trong điều kiện tiêu chuẩn nằm ở khả năng liên hệ giá trị ΔHº này với giá trị khác, vì chúng xảy ra trong cùng điều kiện.

Nhiệt hình thành

Nhiệt hình thành tiêu chuẩn, ΔH _f º, của một hóa chất là lượng nhiệt được hấp thụ hoặc tỏa ra từ sự hình thành 1 mol hóa chất đó ở 25 độ C và 1 bar của các nguyên tố của nó ở trạng thái tiêu chuẩn.

Một nguyên tố ở trạng thái chuẩn nếu nó ở dạng ổn định nhất và trạng thái vật lý (rắn, lỏng hoặc khí) ở 25 độ C và 1 bar.

Ví dụ, nhiệt hình thành tiêu chuẩn đối với carbon dioxide liên quan đến oxy và carbon làm chất phản ứng.

Ôxy bền hơn khi phân tử khí O ₂ , trong khi cacbon bền hơn ở dạng than chì rắn. (Graphit bền hơn kim cương ở điều kiện tiêu chuẩn).

Để diễn đạt định nghĩa một cách khác, nhiệt hình thành tiêu chuẩn là một loại nhiệt tiêu chuẩn đặc biệt của phản ứng.

Phản ứng là sự hình thành 1 mol hóa chất từ ​​các nguyên tố của nó ở trạng thái tiêu chuẩn trong điều kiện tiêu chuẩn.

Nhiệt tiêu chuẩn của sự hình thành còn được gọi là entanpi tiêu chuẩn của sự hình thành (mặc dù nó thực sự là một sự thay đổi trong entanpi).

Theo định nghĩa, sự hình thành của một nguyên tố tự nó sẽ không tạo ra bất kỳ sự thay đổi nào về entanpi, vì vậy nhiệt tiêu chuẩn của phản ứng đối với tất cả các nguyên tố đều bằng không (Cai, 2014).

Tính entanpi của phản ứng

1- Tính toán thực nghiệm

Entanpi có thể được đo bằng thực nghiệm bằng nhiệt lượng kế. Nhiệt lượng kế là một dụng cụ trong đó mẫu được phản ứng thông qua cáp điện để cung cấp năng lượng kích hoạt. Mẫu được đựng trong bình chứa nước được khuấy liên tục.

Bằng cách đo với sự thay đổi nhiệt độ xảy ra khi mẫu phản ứng, và biết nhiệt dung riêng của nước và khối lượng của nó, nhiệt lượng tỏa ra hoặc hấp thụ của phản ứng được tính theo phương trình q = Cesp xmx ΔT.

Trong phương trình này q là nhiệt lượng, Cesp là nhiệt dung riêng trong trường hợp này của nước bằng 1 calo trên gam, m là khối lượng của nước và ΔT là sự thay đổi nhiệt độ.

Nhiệt lượng kế là một hệ cô lập có áp suất không đổi nên ΔH _r = q

2- Tính toán lý thuyết

Sự thay đổi entanpi không phụ thuộc vào con đường cụ thể của một phản ứng, mà chỉ phụ thuộc vào mức năng lượng toàn cầu của các sản phẩm và chất phản ứng. Enthalpy là một hàm của trạng thái, và như vậy, nó là một chất phụ gia.

Để tính toán entanpi chuẩn của một phản ứng, chúng ta có thể cộng các entanpi chuẩn của sự hình thành các chất phản ứng và trừ nó khỏi tổng các entanpi chuẩn của sự hình thành các sản phẩm (Không giới hạn, SF). Nói một cách toán học, điều này cho chúng ta:

.DELTA.H _r ° = Σ .DELTA.H _f ° (sản phẩm) - Σ .DELTA.H _f ° (chất phản ứng).

Entanpi của phản ứng thường được tính toán từ entanpi của sự hình thành chất phản ứng ở điều kiện bình thường (áp suất 1 bar và nhiệt độ 25 độ C).

Để giải thích nguyên lý nhiệt động lực học này, chúng ta sẽ tính entanpi của phản ứng đốt cháy metan (CH ₄ ) theo công thức:

CH ₄ (g) + 2O ₂ (g) → CO ₂ (g) + 2H ₂ O (g)

Để tính toán entanpi chuẩn của phản ứng, chúng ta cần tìm entanpi chuẩn của từng chất phản ứng và sản phẩm tham gia phản ứng.

Chúng thường được tìm thấy trong phụ lục hoặc trong các bảng trực tuyến khác nhau. Đối với phản ứng này, dữ liệu chúng ta cần là:

H _f ° CH ₄ (g) = -75 kjoul / mol.

H _f º O ₂ (g) = 0 kjoul / mol.

H _f ° CO ₂ (g) = -394 kjoul / mol.

H _f º H ₂ O (g) = -284 kjoul / mol.

Lưu ý rằng vì nó ở trạng thái chuẩn nên entanpi chuẩn của khí oxi là 0 kJ / mol.

Dưới đây, chúng tôi tóm tắt các entanpi chuẩn của sự hình thành. Lưu ý rằng bởi vì các đơn vị tính bằng kJ / mol, chúng ta cần nhân với hệ số cân bằng trong phương trình phản ứng cân bằng (Leaf Group Ltd, SF).

.DELTA.H Σ _f ° (sản phẩm) .DELTA.H = _f º CO ₂ +2 .DELTA.H _f º H ₂ O

Σ ΔH _f º (sản phẩm) = -1 (394 kjoul / mol) -2 (284 kjoul / mol) = -962 kjoul / mol

.DELTA.H Σ _f ° (chất phản ứng) .DELTA.H = _f º CH ₄ + AH _f º O ₂

Σ ΔH _f º (chất phản ứng) = -75 kjoul / mol + 2 (0 kjoul / mol) = -75 kjoul / mol

Bây giờ, chúng ta có thể tìm thấy entanpi chuẩn của phản ứng:

ΔH _r ° = Σ ΔH _f º (sản phẩm) - Σ ΔH _f º (chất phản ứng) = (- 962) - (- 75) =

ΔH _r ° = - 887kJ / mol.

Người giới thiệu

1. Anne Marie Helmenstine. (2014, ngày 11 tháng 6). Entanpi của phản ứng Định nghĩa. Phục hồi từ thinkco: thinkco.com.
2. (SF). Entanpi chuẩn của phản ứng. Thu hồi từ vô biên: vô biên.com.
3. Cai, E. (2014, ngày 11 tháng 3). nhiệt tiêu chuẩn của sự hình thành. Phục hồi từ nhà thống kê hóa học: Chemicalstatistician.wordpress.com.
4. Clark, J. (2013, tháng 5). Các định nghĩa thay đổi entanpi khác nhau. Được khôi phục từ chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
5. Jonathan Nguyễn, GL (2017, ngày 9 tháng 2). Entanpi chuẩn của sự hình thành. Được khôi phục từ chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
6. Công ty TNHH Leaf Group (SF). Cách tính Enthalpies của phản ứng. Đã khôi phục từ sciining: sciining.com.
7. Rachel Martin, EY (2014, ngày 7 tháng 5). Nhiệt của phản ứng. Được khôi phục từ chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.