Μετάβαση στο περιεχόμενο
Akademio

Θερμοχημεία

Ενθαλπία, νόμος του Hess και ο ενεργειακός ισολογισμός.

30 λεπτά

Θα μάθεις να

  1. Να διαβάζεις και να γράφεις θερμοχημικές εξισώσεις με σωστό πρόσημο ενθαλπίας.
  2. Να ξεχωρίζεις τις πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού, καύσης και εξουδετέρωσης.
  3. Να εφαρμόζεις τον νόμο του Hess συνδυάζοντας γνωστές αντιδράσεις.
  4. Να υπολογίζεις ενθαλπία αντίδρασης από ενθαλπίες σχηματισμού.

Η ενέργεια που μπαίνει στην εξίσωση

Κάθε χημική αντίδραση σπάει δεσμούς και φτιάχνει άλλους. Το σπάσιμο απαιτεί ενέργεια, το φτιάξιμο αποδίδει — και το καθαρό αποτέλεσμα είναι η ενθαλπία της αντίδρασης ΔH\Delta H, μετρημένη υπό σταθερή πίεση.

Το πρόσημο είναι σύμβαση με λογική: κοιτάμε πάντα από τη μεριά του συστήματος.

ΔH\Delta HΤι αισθάνεται το δοχείο
Εξώθερμηαρνητικόζεσταίνεται — το σύστημα έχασε ενέργεια
Ενδόθερμηθετικόκρυώνει — το σύστημα κέρδισε ενέργεια

Το προφίλ της αντίδρασης

Σύρε ξεχωριστά τα δύο μεγέθη. Το ΔΗ είναι η διαφορά των δύο άκρων, η ενέργεια ενεργοποίησης το ύψος του λόφου — και είναι ανεξάρτητα. Δοκίμασε έντονα εξώθερμη με τεράστιο φράγμα.

ΑντιδρώνταΠροϊόντα
Ea ευθείας
120 kJ
Ea αντίστροφης
200 kJ
ΔΗ
−80 kJ

Εξώθερμη: τα προϊόντα βρίσκονται χαμηλότερα από τα αντιδρώντα.

Οι πρότυπες ενθαλπίες

Για να συγκρίνονται μετρήσεις, ορίζονται σε πρότυπες συνθήκες — 25°C25°C και 11 atm — και συμβολίζονται με δείκτη μηδέν.

Σχηματισμού ΔHf0\Delta H_f^0: για τον σχηματισμό ενός mol ένωσης από τα στοιχεία της στην πιο σταθερή τους μορφή. Συνέπεια του ορισμού: η ενθαλπία σχηματισμού κάθε στοιχείου στη σταθερή του μορφή είναι μηδέν.

Καύσης ΔHc0\Delta H_c^0: για την πλήρη καύση ενός mol ουσίας. Είναι πάντα αρνητική.

Εξουδετέρωσης: για τον σχηματισμό ενός mol νερού από οξύ και βάση. Για ισχυρό οξύ με ισχυρή βάση βγαίνει σχεδόν πάντα −57,1-57{,}1 kJ, γιατί η πραγματική αντίδραση είναι πάντα η ίδια: H++OH−→H2OH^+ + OH^- \to H_2O.

Ο νόμος του Hess

Η ενθαλπία μιας αντίδρασης είναι ανεξάρτητη από τη διαδρομή — εξαρτάται μόνο από την αρχική και την τελική κατάσταση.

Πρακτικά: μπορείς να φτάσεις στη ζητούμενη εξίσωση συνδυάζοντας άλλες, γνωστές, και το ΔH\Delta H ακολουθεί τον ίδιο συνδυασμό.

Η τεχνική είναι μηχανική:

  1. Κοίταξε πού πρέπει να καταλήξει κάθε ουσία στη ζητούμενη εξίσωση.
  2. Αντίστρεψε όποια βοηθητική εξίσωση την έχει στη λάθος μεριά, αλλάζοντας πρόσημο στο ΔH\Delta H.
  3. Πολλαπλασίασε όπου χρειάζεται, πολλαπλασιάζοντας και το ΔH\Delta H.
  4. Πρόσθεσε. Ό,τι εμφανίζεται και στις δύο μεριές απλοποιείται.

Ισοδύναμα, όταν δίνονται ενθαλπίες σχηματισμού:

ΔH=∑ΔHf0(prod)−∑ΔHf0(react)\Delta H = \sum \Delta H_f^0(\text{prod}) - \sum \Delta H_f^0(\text{react})

Λυμένα παραδείγματα

Παράδειγμα 1

Δίνεται N2+3H2to2NH3N_2 + 3H_2 \\to 2NH_3 με DeltaH=−92\\Delta H = -92 kJ. Τι ενέργεια συνοδεύει τον σχηματισμό 11 mol αμμωνίας;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 2

Η αντίστροφη αντίδραση της παραπάνω — τι DeltaH\\Delta H έχει;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 3

Με νόμο Hess, βρες το DeltaH\\Delta H της C+tfrac12O2toCOC + \\tfrac{1}{2}O_2 \\to CO

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 4

Ενέργεια ενεργοποίησης ευθείας 150150 kJ και DeltaH=−60\\Delta H = -60 kJ. Πόση είναι της αντίστροφης;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Ασκήσεις

Από την πιο απλή στην πιο δύσκολη. Κρυμμένη είναι μόνο η απάντηση — ο δρόμος ως εκεί είναι δική σου δουλειά.

ΒασικήΆσκηση 1 από 4

Αντίδραση έχει ΔH=−92\Delta H = -92 kJ. Είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη;

Τεστ

Δεν μετράει βαθμός — μετράει να δεις τι κατάλαβες. Προσπέρασε όποια θες και γύρνα πίσω όποτε θες.

Ερώτηση 1 από 8

Σε εξώθερμη αντίδραση, το ΔH\Delta H είναι:

Τα κατάφερες;

  • Να διαβάζεις και να γράφεις θερμοχημικές εξισώσεις με σωστό πρόσημο ενθαλπίας.
  • Να ξεχωρίζεις τις πρότυπες ενθαλπίες σχηματισμού, καύσης και εξουδετέρωσης.
  • Να εφαρμόζεις τον νόμο του Hess συνδυάζοντας γνωστές αντιδράσεις.
  • Να υπολογίζεις ενθαλπία αντίδρασης από ενθαλπίες σχηματισμού.

Κάνε το τεστ πιο πάνω και θα δεις εδώ πού στέκεσαι.