Τρίτος Νόμος της Θερμοδυναμικής

Η τυπική μεταβολή του σχηματισμού ενέργειας είναι γνωστή ως αλλαγή στην ενθαλπία όταν ένα mole μιας ουσίας παράγεται σε τυπική κατάσταση από τα καθαρά στοιχεία της στις ίδιες συνθήκες. Αναφέρεται επίσης ως τυπική ενθαλπία σχηματισμού και ισούται με την τυπική αλλαγή ενθαλπίας σχηματισμού προϊόντων και αντίδρασης. Η τυπική μεταβολή της ενέργειας σχηματισμού είναι ίση με το άθροισμα των τυπικών ενθαλπιών των προϊόντων με το άθροισμα των τυπικών ενθαλπιών των αντιδρώντων.

Ποια είναι η τυπική αλλαγή ενέργειας του σχηματισμού;

Η τυπική αλλαγή σχηματισμού ενέργειας ή η τυπική ενθαλπία σχηματισμού είναι μια αλλαγή στην ενέργεια όταν ένα mole μιας ένωσης σχηματίζεται στην πιο τυπική του κατάσταση από την καθαρή του κατάσταση. Η τυπική μεταβολή ενέργειας του σχηματισμού αντιπροσωπεύεται ως ∆Hf°.

Πού, 

Το Δ είναι μια αλλαγή στην ενθαλπία

° είναι ο βαθμός αλλαγής

Το f αντιπροσωπεύει το σχηματισμό στοιχείων.

Ο τυπικός τύπος αλλαγής ενέργειας σχηματισμού είναι 

∆Hf°=∆H° (προϊόντα) – ∆H° (αντιδρώντα)

Η εξίσωση δηλώνει ότι η τυπική μεταβολή ενέργειας σχηματισμού είναι ίση με το άθροισμα των ενθαλπιών σχηματισμού προϊόντων που αφαιρούνται από τις τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού των αντιδρώντων.

Η τυπική ενθαλπία σχηματισμού είναι μηδέν για ένα στοιχείο στη σταθερή του μορφή υπό πίεση 1 bar. Μια εξαίρεση σε αυτό είναι ο φώσφορος. Ηρεμία όλα τα στοιχεία στη σταθερή τους κατάσταση έχουν μια ενθαλπία σχηματισμού ως μηδέν, καθώς δεν υπάρχει καμία αλλαγή στον σχηματισμό τους.

Ενθαλπία δεσμού σχηματισμού

Η ενθαλπία σχηματισμού δεσμών περιγράφει την ποσότητα ενέργειας σε έναν δεσμό μεταξύ ατόμων σε ένα μόριο. Είναι εκείνη η ενέργεια που προστίθεται για την ομολυτική ή συμμετρική διάσπαση ενός δεσμού που συμβαίνει κατά την αέρια φάση.

Είναι σημαντικό να δούμε ότι το σπάσιμο ενός δεσμού είναι μια ενδόθερμη διαδικασία (επειδή απαιτείται ενέργεια για να σπάσουν οι δεσμοί). Και η ενεργειακή αλλαγή που σχετίζεται με το σπάσιμο των δεσμών είναι πάντα θετική.

Από την άλλη πλευρά, ο σχηματισμός χημικών δεσμών είναι πάντα μια εξώθερμη διαδικασία. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η μεταβολή της ενθαλπίας είναι πάντα αρνητική.

Τυπική ενθαλπία καύσης

Η τυπική ενθαλπία καύσης ορίζεται ως η αλλαγή ενέργειας που λαμβάνει χώρα όταν ένα mole μιας ένωσης καίγεται πλήρως σε οξυγόνο με όλα τα αντιδρώντα και τα προϊόντα σε τυπικές καταστάσεις σε τυπικές συνθήκες.

Πολλές άμεσα διαθέσιμες ουσίες με υψηλές ενθαλπίες καύσης, όπως υδρογόνο και άνθρακας (όπως άνθρακας ή άνθρακας) και υδρογονάνθρακες (ενώσεις που περιέχουν μόνο υδρογόνο και άνθρακα), όπως μεθάνιο, προπάνιο και τα σημαντικά συστατικά της βενζίνης, χρησιμοποιούνται ως καύσιμα. .

Λυμένα παραδείγματα τυπικής ενέργειας σχηματισμού

Ερώτηση 1

Υπολογίστε το ΔHf για την ακόλουθη αντίδραση:

8 Al(s) + 3 Fe3O4(s) → 4 Al2O3(s) + 9 Fe(s)

Λύση:

Η τυπική μεταβολή ενέργειας σχηματισμού ∆Hf για μια αντίδραση ισούται με το άθροισμα των θερμοτήτων σχηματισμού των ενώσεων του προϊόντος που αφαιρούνται από το σύνολο των θερμοτήτων σχηματισμού των αντιδρώντων ενώσεων:

ΔHf =Σ ΔHf προϊόντα – Σ ΔHf αντιδραστήρια

Αντικατάσταση της τιμής στις δεδομένες εξισώσεις.

ΔH =4 ΔHf Al2O3(s) – 3 ΔHf Fe3O4(s)

Οι τιμές της τυπικής μεταβολής ενέργειας του σχηματισμού βρίσκονται στον πίνακα. Αφού αντικαταστήσουμε την τιμή στην εξίσωση, παίρνουμε:

ΔH =4(-1669,8 kJ) – 3(-1120,9 kJ)

ΔΗ =-3316,5 kJ

Ερώτηση 2

Να προσδιορίσετε το ΔHf για τις δεδομένες εξισώσεις

HBr(g) → H+(aq) + Br-(aq)

Λύση:

Η τυπική θερμότητα σχηματισμού μπορεί να υπολογιστεί αντικαθιστώντας τις τιμές στην εξίσωση της ενθαλπίας σχηματισμού.

ΔHf =Σ ΔHf προϊόντα – Σ ΔHf αντιδραστήρια

Γνωρίζουμε ότι η τυπική θερμότητα σχηματισμού είναι 0 για το H+ οπότε η εξίσωση γίνεται

ΔHf =ΔHf Br–(aq) – ΔHf HBr(g)

Μπορείτε να αντικαταστήσετε τις τιμές περνώντας από τον τυπικό πίνακα μεταβολής ενέργειας του σχηματισμού ιόντων. Μετά την αντικατάσταση των τιμών, η εξίσωση γίνεται:

ΔH =-120,9 kJ – (-36,2 kJ)

ΔΗ =-120,9 kJ + 36,2 kJ

ΔH =-84,7 kJ

Ερώτηση 3

Ορίστε την τυπική ενθαλπία σχηματισμού Η2 και γιατί;

Λύση: 

Η τυπική ενθαλπία σχηματισμού για οποιοδήποτε καθαρό μέταλλο στη φυσική του μορφή είναι 0 J. Από τεχνικής άποψης. Ωστόσο, αυτό είναι αυθαίρετο και σχετικό. Επειδή ο σχηματισμός δεσμών είναι μια εξώθερμη διαδικασία και αναμφίβολα χάνεται κάποια θερμότητα όταν σχηματίζεται Η2 από μεμονωμένα άτομα Η, η ενθαλπία σχηματισμού οποιασδήποτε ουσίας δεν μπορεί ποτέ να είναι μηδενική.

Συμπέρασμα

Τυπική αλλαγή ενέργειας σχηματισμού είναι η μεταβολή της ενθαλπίας όταν σχηματίζεται ένα γραμμομόριο μιας ένωσης από τα στοιχεία της στα τυπικά τους στάδια. Η ενθαλπία σχηματισμού είναι μια ειδική περίπτωση τυπικής ενθαλπίας αντίδρασης όπου δύο ή περισσότερα αντιδρώντα αναμιγνύονται για να σχηματίσουν ένα γραμμομοριακό προϊόν.