的反应热或反应(ΔH)的焓是在发生在恒定压力的化学反应的焓变。它是一种热力学测量单位,可用于计算反应中释放或产生的每摩尔能量。
由于焓是从压力,体积和内部能量中得出的,所有这些都是状态函数,因此焓也是状态函数。
当难以找到ΔU或系统内部能量的变化,同时测量热量和功时,ΔH或焓变作为测量单位出现,用于计算系统的能量变化。互换。
在恒定压力下,焓变等于热量,可以测量为ΔH= q。
符号ΔHº或ΔHº ř然后产生解释反应ΔH的热的精确的温度和压力。
标准反应焓由ΔHº或ΔHºrxn表示,可以假定为正值和负值。ΔHº的单位是千焦耳每摩尔,或kj /摩尔。
理解反应热的先前概念:ΔH和ΔHº之间的差异
Δ=代表焓的变化(产物的焓减去反应物的焓)。
正值表示产品具有较高的焓,或者是吸热反应(需要加热)。
负值表示反应物具有更高的焓,或者它是放热反应(会产生热量)。
º=表示反应是标准的焓变,发生在预设的压力/温度下。
r =表示该变化是反应的焓。
标准状态:固体或液体的标准状态是在1 bar的压力或相同的1个大气压(105 Pa)和25°C的温度或298 K的相同温度下的纯物质。 。
所述ΔHº - [R是反应或反应的标准焓的标准热,并像ΔH它也测量的反应的焓。但是,ΔHºrxn在“标准”条件下发生,这意味着反应在25°C和1 atm进行。
在标准条件下进行ΔH测量的好处在于,可以将一个ΔHº值与另一个值相关联,因为它们在相同条件下发生。
地层热
阵型,ΔH的标准热˚F º,化学的是热的吸收量或在25摄氏度,并在其标准状态1巴其元素为1个摩尔该化学品的形成释放。
如果元素处于最稳定的形式并且其物理状态(固体,液体或气体)在25摄氏度和1巴下处于标准状态。
例如,二氧化碳的标准形成热包括氧气和碳作为反应物。
氧气作为O 2气体分子更稳定,而碳作为固体石墨更稳定。(在标准条件下,石墨比金刚石更稳定)。
用另一种方式表达定义,标准形成热是反应标准热的一种特殊类型。
该反应是在标准条件下以其标准状态从其元素形成1摩尔化学物质。
标准形成热也称为标准形成焓(尽管实际上是焓的变化)。
根据定义,元素本身的形成不会产生任何焓变,因此所有元素的标准反应热为零(Cai,2014)。
反应焓的计算
1-实验计算
可以通过量热仪通过实验测量焓。量热计是一种仪器,其中样品通过提供活化能的电缆进行反应。样品被盛在不断搅拌的水包围的容器中。
通过测量样品反应时发生的温度变化,并知道水的比热及其质量,可使用等式q = Cesp xmxΔT计算反应释放或吸收的热量。
在此等式中,q是热,Cesp是在这种情况下水的比热,等于每克1卡路里,m是水的质量,ΔT是温度的变化。
热量计是具有恒定的压力,所以ΔH一个孤立的系统- [R = Q
2-理论计算
焓变不取决于反应的特定途径,而仅取决于产物和反应物的总体能级。焓是状态的函数,因此,它是加性的。
为了计算反应的标准焓,我们可以将反应物形成的标准焓相加,然后从产物形成的标准焓的总和中减去(无边界,SF)。从数学上讲,这给了我们:
.DELTA.H ř °=Σ.DELTA.H ˚F °(产品) - Σ.DELTA.H ˚F °(反应物)。
通常在正常条件下(压力为1 bar,温度为25摄氏度),由反应物形成的焓计算反应的焓。
为了解释这一热力学原理,我们将根据以下公式计算甲烷(CH 4)燃烧反应的焓:
CH 4(克)+ 2O 2(克)→CO 2(克)+ 2H 2 O(克)
为了计算反应的标准焓,我们需要找到反应所涉及的每种反应物和产物的标准形成焓。
这些通常可以在附录或各种在线表格中找到。对于此反应,我们需要的数据是:
H f °CH 4(g)= -75 kjoul / mol。
ħ ˚F ºÔ 2(克)= 0 kjoul /摩尔。
H f °CO 2(g)= -394 kjoul / mol。
ħ ˚F ºħ 2 O(克)= -284 kjoul /摩尔。
注意,因为它处于标准状态,所以氧气的标准形成焓为0 kJ / mol。
下面,我们总结了标准的形成焓。请注意,由于单位为kJ / mol,因此需要乘以平衡反应方程式(Leaf Group Ltd,SF)中的化学计量系数。
.DELTA.HΣ ˚F °(产品).DELTA.H = ˚F ºCO 2 2.DELTA.H ˚F ºħ 2 ö
ΣΔH ˚F º(产品)= -1(394 kjoul /摩尔)-2(284 kjoul /摩尔)= -962 kjoul /摩尔
.DELTA.HΣ ˚F °(反应物).DELTA.H = ˚F ºCH 4 + AH ˚F ºÒ 2
ΣΔH ˚F º(反应物)= -75 kjoul /摩尔+ 2(0 kjoul /摩尔)= -75 kjoul /摩尔
现在,我们可以找到反应的标准焓:
ΔH - [R °=ΣΔH ˚F º(产品) - ΣΔH ˚F º(反应物)=( - 962) - ( - 75)=
ΔH - [R °= - 887kJ / mol的。
参考文献
- 安妮·玛丽·海尔曼斯汀。(2014年6月11日)。反应定义的焓。从Thoughtco中恢复:Thoughtco.com。
- (SF)。标准反应焓。从无限恢复:boundless.com。
- 蔡恩(2014,3月11日)。标准地层热。从chemicalstatistician中恢复:chemicalstatistician.wordpress.com。
- Clark,J.(2013年5月)。各种焓变定义。从chemguide.co.uk中恢复:chemguide.co.uk。
- GL的Jonathan Nguyen(2017年2月9日)。标准形成焓。从chem.libretexts.org中恢复:chem.libretexts.org。
- Leaf Group Ltd.(SF)。如何计算反应焓。从sciencing中恢复:sciencing.com。
- Rachel Martin,EY(2014年5月7日)。反应热。从chem.libretexts.org中恢复:chem.libretexts.org。