Entalpia tworzenia i spalania

Dzisiaj czas na całkiem proste rzeczy, zakładając że znasz już entalpię reakcji z ostatniego postu. Pojawi się tylko jeden, drobny, troszkę upierdliwy niuans, ale z pewnością to ogarniemy!

1. Entalpia tworzenia, czyli tworzymy związek od podstaw

Wszystkie entalpie, o których dzisiaj powiemy (czyli aż dwie) są dalej zwykłymi entalpiami, tylko ich nazwy dokładnie opisują nam, co się akurat w tej reakcji dzieje.

Entalpia tworzenia opisuje reakcję tworzenia 1 MOLA związku z najprostszych pierwiastków.

Skup się – to ,,jednego mola” jest akurat zajebiście ważne!

Teraz taka szybka dygresja – jeśli miałbyś do napisania równanie reakcji syntezy wody z pierwiastków, to pewnie zapisałbyś to w ten sposób :

2H2 + O2H2O

Tak jest najbardziej intuicyjnie, a w ogóle okazuje się, że wciąż są ludzie, którzy przez nauczycieli twierdzą, że nawet nie wolno zbilansować takiej reakcji w inny sposób. Natomiast patrząc na naszą definicję entalpii, to jeśli chcemy stworzyć 1 mol wody, to reakcję musimy zbilansować o tak :

1H2 + ½O1H2O

To jest bardzo, bardzo ważne. Zobacz, że to przecież jest niezwykle istotne. Ok, entalpia tworzenia jest jakąś tam (myślę, że logiczną) definicją, więc umownie umówiliśmy się, że mamy tworzyć 1 mol substancji. Jeśli entalpia tworzenia wody wynosi − 280 kJ/mol , to tworzenie dwóch cząsteczek wody będzie się wiązało z wydzieleniem dwukrotnie większej ilości ciepła! I nie będzie to już entalpia tworzenia (ΔHtw) , tylko zwyczajnie entalpia reakcji.

1H2 + ½O1H2O

2H2 + 1O2H2O

ΔHtw(H2O) = − 280 kJ/mol

ΔH= − 560 kJ/mol

Przeanalizujmy symbol entalpii tworzenia :

Entalpia tworzenia danej substancji.

Dla treningu, zapiszmy równania reakcji, opisywane przez entalpię tworzenia HCl oraz SO2 :

½H2 + ½Cl1HCl

1S + 1O1SO2

Jeszcze jedna kwestia – co dokładnie oznacza tworzenie z najprostszych pierwiastków? To akurat troszkę niedokładne sformułowanie, bo lepiej powinno to brzmieć jako : pierwiastki, które znajdują się w swojej najbardziej trwałej postaci. Entalpie tworzenia takich pierwiastków wynoszą zero.

Ale uwaga, musimy tutaj także uważać jeszcze na stan skupienia. Przykładowo, żelazo występuje ,,normalnie” jako ciało stałe (ΔHtw = 0) , natomiast jeśli znajdowałoby się w stanie ciekłym, to ta entalpia już na pewno nie będzie wynosić zero.

To samo tyczy się odmian alotropowych. Entalpia tworzenia diamentu (czyli de facto węgla) na pewno nie będzie równa zero, bo węgiel w tej postaci nie występuje w warunkach standardowych.

2. Entalpia spalania, czyli wrzucamy związek do pieca

Znając entalpię tworzenia, znajomość innych entalpii też masz już w kieszeni. Ciągle obowiązuje ta sama zasada, a więc będziemy spalać zawsze 1 mol substancji. A spalanie to po prostu reakcja z tlenem. Zwykle te entalpie spalania będą się odnosić do związków organicznych, a produktami będzie CO2 oraz H2O.

Entalpia spalania metanu. Pamiętaj, że ona również musi być zapisana na 1 mol !

1CH4 + 2O⟶ CO2 + 2H2O

ΔHsp(CH4) = − 890 kJ/mol

Zauważ też, że czasem dla jednej reakcji można by przypisać dwie entalpie. Przykładowo dla reakcji :

C+ O⟶ CO2

Moglibyśmy powiedzieć, że entalpia tej reakcji to jednocześnie entalpia spalania węgla, a także entalpia tworzenia CO2.

3. Podsumowanie

A teraz podsumowanie całego postu :

Podsumowanie rodzajów entalpii : entalpia tworzenia i spalania.

4. Typowe błędy

Oczywiście błędem numer jeden, najbardziej poważnym i o fatalnych konsekwencjach jest zapominanie, że entalpia tworzenia czy spalania jest na jeden mol substancji. Częstym błędem jest jeszcze złe pisanie entalpii tworzenia trochę bardziej skomplikowanych substancji, jak chociażby kwasu siarkowego.

Klasycznie (błędnie) piszecie taką reakcję jako :

H2O + SO3 ⟶ H2SO4

Wtedy zawsze mówię, że możesz sobie wyobrazić, że masz wytworzyć dany (jakikolwiek) związek tylko z tego, co masz w układzie okresowym. Czy w układzie okresowym jest woda lub SO3 ? Nie! Dlatego niestety trzeba rozbić to na czynniki pierwsze. Tak wiem, te reakcje dziwnie będą czasem wyglądać.

H2 + S + 2O2 ⟶ H2SO4

Taki przykład pojawił się na Olimpiadzie Chemicznej, więc możemy to uznać jako ,,trudne”.

Leave a Reply

%d bloggers like this: