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 + O2 ⟶ 2H2O
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 + ½O2 ⟶ 1H2O
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 + ½O2 ⟶ 1H2O
2H2 + 1O2 ⟶ 2H2O
ΔHtw(H2O) = − 280 kJ/mol
ΔH= − 560 kJ/mol
Przeanalizujmy symbol entalpii tworzenia :
Dla treningu, zapiszmy równania reakcji, opisywane przez entalpię tworzenia HCl oraz SO2 :
½H2 + ½Cl2 ⟶ 1HCl
1S + 1O2 ⟶ 1SO2
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.
1CH4 + 2O2 ⟶ CO2 + 2H2O
ΔHsp(CH4) = − 890 kJ/mol
Zauważ też, że czasem dla jednej reakcji można by przypisać dwie entalpie. Przykładowo dla reakcji :
C+ O2 ⟶ CO2
Moglibyśmy powiedzieć, że entalpia tej reakcji to jednocześnie entalpia spalania węgla, a także entalpia tworzenia CO2.
3. Podsumowanie
A teraz podsumowanie całego postu :
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”.
1 komentarz
Dziękuję b.b. serdecznie i proszę o więcej z zagadnień chemicznych tłumaczonych tak dostępnie i komunikatywnie.