Embedded Files
Energi försvinner inte, men den kan byta form. Om energi frigörs då bindningar bildas kan den extra energi som finns t.ex. avgå i form av värme och värma upp omgivningen kring reaktionen.
Vi kan mäta eller beräkna entalpiförändringar för en kemisk reaktion eller en fysikalisk förändring. Entalpiförändringen ΔH är beroende av:
Temperatur och tryck. Reaktionsentalpier kan jämföras bara då de gäller för samma referenstillstånd.
Mängden utgångsämnen och produkter. Vanligtvis gäller entalpiförändringen substansmängder som motsvarar koefficienterna i reaktionslikheten.
Aggregationstillstånden hos utgångsämnen och produkter.
Referenstillståndet eller standardtillståndet nämns oftast i samband med tabellerade entalpivärden. Vid standardtillstånd betecknas entalpiförändringen med en upphöjd nolla ΔHo.
Bildningsvärme (=bildningsentalpi)
Bildningsvärme (=bildningsentalpi)
Ämnets bildningsvärme ΔHf är den entalpiförändring som sker då ett ämne bildas ur grundämnen. Bildningsvärme för den mest stabila formen av grundämne blir därför 0 kJ/mol.
Bildningsvärmen för specifikt tryck och temperatur presenteras ofta i tabeller och i samband med tabellen ges vilka omständingheter de tabellerade värdena gäller. T. ex. kan standbildningsardentalpierna ΔHfo gälla för 25 oC (298,15 K) och 1 atm (= 1,01325 bar).
Reaktionens entalpiförändring (reaktionsentalpi ΔHr):
ΔHr = H(produkter) – H(utgångsämnen)
kan uttryckas om med hjälp av bildningsvärme då man ser på energin som frigörs när alla föreningar bildas ur sina grundämnen:
ΔHr = ΣΔHf(produkter) – ΣΔHf(utgångsämnen)
Då man utnyttjar bildningsvärmen för att beräkna reaktionsentalpin, måste koefficienterna i reaktionslikheten beaktas.
Exempel 1: Bildningsvärme för några reaktioner
Exempel 1: Bildningsvärme för några reaktioner
Bildningsvärmen är beroende av reaktionslikhetens koefficienter och av temperaturen. Värdena vi nu använder gäller för 25 oC (298,15 K) och 1 atm (= 1,01325 bar). I dessa temperaturer är vattnet i vätskefas och syre samt väte i gasfas.
När vatten bildas ur grundämnen gäller: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)
Men här bildas två mol vatten, vilket betyder att reaktionslikheten måste divideras med 2 för att beskriva bildningsvärme för vatten:
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l), ΔHfo = -285,8 kJ/mol
Då etengas bildas ur grundämnen gäller reaktionen:
2 C(s) + 2 H2(g) → C2H4(g), ΔHfo = +52,3 kJ/mol
Grundämnenas bildningsvärme är 0 kJ/mol. Då vatten bildas är ΔH < 0 vilket betyder att reaktionen är exoterm.
Då etengas bildas ur grundämnen gäller reaktionen:
2 C(s) + 2 H2(g) → C2H4(g), ΔHfo = +52,3 kJ/mol
Eftersom grundämnen i sin stabilaste form har bildningsvärmen 0 kJ/mol blir entalpiförändringen ΔH > 0 vilket betyder att reaktionen är endoterm.
Exempel 2: Förbränningsentalpi
Exempel 2: Förbränningsentalpi
Uppgift: Beräkna förbränningsentalpin för propan med hjälp av bildningsvärme. Hur mycket energi friges då 500 g propan brinner?
Förbränningsentalpin ΔHc betecknas vanligen med ett nedre index c från engelskans combustion (= förbränning). Förbränningsentalpin definieras som den entalpiförändring som sker vid fullständig förbränning av ämnet. I praktiken ser vi alltså på reaktionsentalpin (ΔHr) för förbränningsreaktionen, men har bara kallat den för förbränningsentalpi istället.
Lösning
Propan förbränns enligt reaktionen: C3H8(g) + 5 O2(g) → 3 CO2(g) + 4 H2O(l)
Vi kollar upp bildningsvärmen i en lämplig tabell:
ΔHf(C3H8(g)): –103,8 kJ/mol
ΔHf(O2(g)): 0 kJ/mol (syre i grundämnesform)
ΔHf(CO2(g)): –393,5 kJ/mol
ΔHf(H2O(l)): –285,8 kJ/mol
Vi kan beräkna förbränningsentalpin (=reaktionsentalpin) med hjälp av dessa bildningsvärmen med formeln:
ΔHr = ΣΔHf(produkter) – ΣΔHf(utgångsämnen)
ΔHc = [ 3 · ΔHf(CO2(g)) + 4 · ΔHf(H2O(l)) ] – [ ΔHf(C3H8(g)) + 5 · ΔHf(O2(g)) ]
ΔHc = [ 3 · (–393,5 kJ/mol) + 4 · (–285,8 kJ/mol) ] – [ –103,8 kJ/mol + 5 · 0 kJ/mol ]
ΔHc = −2323,7 kJ/mol – (–103,8 kJ/mol ) = −2219,9 kJ/mol
Då ett mol propan förbränns är ΔHc = −2219,9 kJ/mol. Vi räknar ut hur många mol 500 g propan motsvarar:
Ca 16,6 mol propangas förbränns. Förbränningsentalpin vi nyss räknade ut gäller per mol propangas. För att få ut totala energimängden som friges multiplicerar vi förbränningsentalpin med substansmängden:
−2219,9 kJ/mol · 16,62... mol = −36914,6... kJ ≈ −37 000 kJ (= 37 MJ)
Svar: Förbränningsentalpin för propan är ca ΔHc = −2200 kJ/mol. och energin som friges vid förbränning av 500 g propan är ca 37 MJ.
Page updated
Google Sites
Report abuse