Αντίδραση εξουδετέρωσης
Επειδή όλα τα ισχυρά οξέα και οι βάσεις ιονίζονται πλήρως σε αραιό διάλυμα, η ενθαλπία εξουδετέρωσης τόσο για ένα ισχυρό οξύ όσο και για μια ισχυρή βάση είναι πάντα η ίδια. Όταν ένα οξύ και ένα αλκάλιο αντιδρούν, εκπέμπεται θερμότητα, επομένως οι αλλαγές ενθαλπίας που συμβαίνουν κατά την εξουδετέρωση είναι πάντα αρνητικές. Η ενθαλπία εξουδετέρωσης ενός ισχυρού οξέος (υδροχλωρικό οξύ) και μιας ισχυρής βάσης (υδροξείδιο του καλίου) είναι ο στόχος της αντίδρασης εξουδετέρωσης (υδροξείδιο του νατρίου).
Τι είναι η τυπική αλλαγή ενθαλπίας;
Υπό κανονικές συνθήκες, η τυπική αλλαγή ενθαλπίας για εξουδετέρωση είναι η αλλαγή ενθαλπίας, καθώς τα όξινα και αλκαλικά διαλύματα αντιδρούν μεταξύ τους για να παράγουν 1 mol νερού. Λάβετε υπόψη ότι η μετατόπιση εξουδετέρωσης ενθαλπίας μετράται πάντα ανά mole παραγόμενου νερού. Όταν ένα οξύ αντιδρά με μια βάση για να απελευθερώσει θερμότητα, η αλλαγή εξουδετέρωσης στην ενθαλπία είναι συχνά αρνητική. Για αντιδράσεις με ισχυρά οξέα και ισχυρές βάσεις, οι τιμές είναι πολύ παρόμοιες, με τιμές που κυμαίνονται από 57 έως 58 kJ mol1. Εξαρτάται από τον συνδυασμό οξέος και αλκαλίου.
Αντίδραση εξουδετέρωσης
Η θερμότητα παράγεται κατά την εξουδετέρωση ενός οξέος με ένα αλκάλιο, σύμφωνα με τη θεωρία. Είναι ουσιαστικά ο συνδυασμός ενός ισοδυνάμου ιόντων υδρογόνου με ένα ισοδύναμο ιόντων οξυγόνου που προκαλεί την αντίδραση εξουδετέρωσης ενός ισχυρού οξέος με ισχυρή βάση. Η ενθαλπία της εξουδετέρωσης είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται όταν ένα γραμμάριο ισοδύναμο οξέος εξουδετερώνεται πλήρως με ισοδύναμο ενός γραμμαρίου βάσης σε αραιό διάλυμα και μετριέται σε βαθμούς Κελσίου.
Ακολουθεί μια περιγραφή της χημικής αντίδρασης.
Το H+ και το OH– συνδυάζονται για να σχηματίσουν H2O και 13,7 kcal.
H+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + OH–(aq) Na+(aq) + Cl–(aq) + H2O + 13,7 kcal H+(aq) + Cl- (aq) + H2O + 13,7 kcal
Στη διαδικασία εξουδετέρωσης απελευθερώνονται 13,7 kcal θερμότητας, που είναι η θερμότητα εξουδετέρωσης για όλα τα ισχυρά οξέα και βάσεις. Ο Hess ανακάλυψε ότι η θερμότητα της εξουδετέρωσης είναι σταθερή τιμή 13,7 kcal σε όλες σχεδόν τις περιπτώσεις ισχυρών οξέων και ισχυρών βάσεων το 1840 και δημοσίευσε τα ευρήματά του το 1841.
ΤΥΠΟΣ
Αλλαγή ενθαλπίας κατά την εξουδετέρωση 100ml 0,2M HCl
= (200*W)*(t1-t2)*4,2
Επομένως, η ενθαλπία αλλάζει κατά την εξουδετέρωση 1000 ml 1M HCl
=(((200*W)*(t1-t2)*4,2)/0,2)*1000/100
Ενθαλπία εξουδετέρωσης = (((200*W)*(t1-t2)*4,2)/0,2*100 KJ
ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΕΞΕΛΙΖΕΤΑΙ ΟΤΑΝ ΟΙ ΔΥΟ ΛΥΣΕΙΣ ΑΝΑΜΙΚΕΥΟΝΤΑΙ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΑΝΑΛΟΓΙΑΣ
Γεμίστε το δοχείο με 100 ml διαλύματος υδροχλωρικού οξέος 0,2 M. Τώρα, σημειώστε τη θερμοκρασία του διαλύματος οξέος στο δοχείο. Πάρτε ένα δεύτερο δοχείο και γεμίστε το με 100 ml διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου 0,2 M. Αφήστε αυτό το δοχείο στην άκρη. Σημειώστε τη θερμοκρασία στην οποία εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το υδροξείδιο του νατρίου. Περιμένετε έως ότου η θερμοκρασία και των δύο διαλυμάτων φτάσει στο ίδιο επίπεδο. Βιαστικά, προσθέστε 100 mL διαλύματος υδροξειδίου του νατρίου στο υδροχλωρικό οξύ σε ξεχωριστό δοχείο .Τοποθετήστε το φελλό, ο οποίος έχει ένα θερμόμετρο και έναν αναδευτήρα στο στόμα, το συντομότερο δυνατό. Ανακατέψτε το διάλυμα επιμελώς, λαμβάνοντας υπόψη τη θερμοκρασία σε τακτά χρονικά διαστήματα καθ' όλη τη διάρκεια του πειράματος. Η θερμοκρασία πρέπει να σημειώνεται επ' αόριστον μέχρι τη θερμοκρασία γίνεται σταθερή. Σημειώστε την υψηλότερη θερμοκρασία που επιτεύχθηκε. Υπολογίστε την ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται όταν τα δύο διαλύματα αναμειγνύονται μεταξύ τους χρησιμοποιώντας τη μέθοδο αναλογίας αναλογίας.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Στην αντίδραση του HCl με το NaOH, η ενθαλπία εξουδετέρωσης είναι kJ. Στην αντίδραση, τα ιόντα Η+ του Υδρογόνου σε ένα οξύ συνδυάζονται με τα ιόντα ΟΗ- (υδροξείδιο) του βασικού διαλύματος και έτσι σχηματίζεται νερό από την εξουδετέρωση. Το εξουδετερωμένο διάλυμα έχει συνήθως τιμή ph επτά, αλλά η τιμή pH μπορεί να διαφέρει ανάλογα με την όξινη ή βασική ισχύ των αντιδρώντων. Όταν η διαδικασία εξουδετέρωσης λαμβάνει χώρα μεταξύ ενός ισχυρού οξέος και μιας ασθενούς βάσης, τότε το επίπεδο pH θα είναι μικρότερο από 7, και αντιστρόφως για μια αντίδραση μεταξύ ισχυρής βάσης και ασθενούς οξέος θα έχει ως αποτέλεσμα ένα διάλυμα με τιμή pH μεγαλύτερη από 7
