Lösung Wärme Wie berechnet, Anwendungen und Übungen

Er Lösungswärme o Enthalpie der Lösung ist die Wärme, die während des Auflösungsprozesses einer bestimmten Menge des gelösten Stoffes im Lösungsmittel unter dem Zustand des konstanten Drucks absorbiert oder abgelöst wird.

Wenn eine chemische Reaktion stattfindet, ist Energie erforderlich, um Verbindungen zu bilden und zu brechen, die die Bildung neuer Substanzen ermöglichen. Die Energie, die so fließt, dass diese Prozesse stattfinden.

Quelle: Pixnio.

In Bezug auf den Begriff Enthalpía, dies Es wird verwendet, um Wärmefluss aufzurufen, wenn chemische Prozesse unter konstanten Druckbedingungen auftreten. Die Schaffung dieses Begriffs wird dem niederländischen Physiker Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926) zugeschrieben, das gleich.

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Wie wird es berechnet?

Um die Enthalpie zu finden, ist es notwendig, aus dem ersten Thermodynamik -Gesetz zu beginnen, was der Ansicht ist, dass die Variation der internen Energie ΔU eines Systems auf die q -absorbierte Wärme zurückzuführen ist und die von einem externen Agenten darauf erstellt wird:

ΔU = q + w

Wo Arbeit das negative Integral über dem gesamten Druck des Drucks durch die differentielle Volumenänderung ist. Diese Definition entspricht dem negativen Integral des Skalarprodukts der Kraft durch die Vektorverschiebung in der mechanischen Arbeit:

Wenn die oben erwähnte konstante Druckbedingung angewendet wird, kann P nicht integriert sein. Daher ist die Arbeit:

W = -p (v_F -V_entweder) = -PδV

-Der Ausdruck für Enthalpie

Wenn dieses Ergebnis in Δ ersetzt wirdODER wird erhalten:

ΔU = q - p & Dgr;V

Q = δU + PδV = u_F - ODER_entweder + P (v_F -V_entweder) = U_F + Pv_F - ( ODER_entweder + Pv_entweder )

Die Summe U + PV Es heißt Enthalpía H, so dass:

Q = h_F - H_entweder = ΔH

Enthalpie wird in Joule gemessen, da es Energie ist.

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Lösung Enthalpie

Die anfänglichen Komponenten einer Lösung sind gelöst und Lösungsmittel und haben eine ursprüngliche Enthalpie. Wenn diese Lösung durchgeführt wird, wird sie eine eigene Enthalpie haben.

In diesem Fall können Sie die Variation von Enthalpie in Joule als:

ΔH = h_Lösung - H_Reagenzien

Oder in der Standardenthalpieform ΔH^entweder, Wo das Ergebnis in Joule/Mol ist

ΔH^entweder = H^entweder _Lösung - H^entweder_Reagenzien

Wenn die Reaktion Wärme abgibt, das Zeichen von ΔH Es ist negativ (exothermer Prozess), wenn es Wärme absorbiert (endotherme Prozess), ist das Vorzeichen positiv. Und natürlich hängt der Wert der Lösungenthalpie von der Konzentration der endgültigen Lösung ab.

Anwendungen

Viele ionische Verbindungen sind in polaren Lösungsmitteln wie Wasser löslich. Salzlösungen (Natriumchlorid) in Wasser oder Salzlake werden häufig verwendet. Jetzt kann die Enthalpie der Lösung als Beitrag von zwei Energien angesehen werden:

- Eine, um die gelösten Lösungsmittel- und Lösungsmittelverbindungen zu brechen

- Der andere ist derjenige, der bei der Bildung von Neulösungsverbindungen erforderlich ist.

Im Falle der Auflösung eines Wassersalzes ist es erforderlich, die sogenannten SO zu kennen Retikuläre Enthalpie des Feststoffs und das Hydratationenthalpie Im Fall von Wasser die Lösung zu bilden. Wenn es nicht um Wasser geht, heißt es, es heißt es Solvationenthalpie.

Der Retikuläre Enthalpie Es ist die notwendige Energie für das Bruch des ionischen Netzwerks und bildet die gasförmigen Ionen, ein Prozess, der immer endotherm ist, da Energie dem Festkörper geliefert werden muss, um sie in seine Bestandteile zu trennen und sie in den gasförmigen Zustand zu bringen.

Andererseits sind Hydratationsprozesse immer exotherm, da hydratisierte Ionen stabiler sind als Ionen in einem gasförmigen Zustand.

Auf diese Weise kann die Schaffung der Lösung exotherm oder endotherm sein.

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Messungen mit Kalorimeter

In der Praxis ist es möglich, zu messen ΔH In einem Kalorimeter, der im Grunde aus einem mit einem Thermometer versehenen isolierten Behälter und einer aufstrebenden Stange besteht.

Was den Behälter betrifft, wird fast immer Wasser gegossen, was die kalorimetrische Flüssigkeitsspeicherung ist, da seine Eigenschaften die universelle Referenz für alle Flüssigkeiten sind.

Alter Kalorimeter von Lavoissier. Quelle: Gustavocarra [CC BY-SA 4.0 (https: // creativecommons.Org/lizenzen/by-sa/4.0)]].

Natürlich greifen Kalorimetermaterialien neben Wasser auch in Wärmeaustausch ein. Aber die Kalorienkapazität des gesamten Satzes genannt Konstante des Kalorimeters, kann getrennt von der Reaktion bestimmt werden und dann berücksichtigen, wenn sie stattfindet.

Die Energiebilanz ist wie folgt und erinnert sich an die Bedingung, dass es keine Energielecks im System gibt:

ΔH _Lösung + ΔH _Wasser + C _Kalorimeter ΔT = 0

Woher:

ΔH _Lösung = - m _Wasser . C _Wasser . ΔT - c _Kalorimeter ΔT = -q _Wasser - Q _Kalorimeter

Und um die Standardenthalpie zu erhalten:

Wo:

- Soluto -Masse: m_S

- Molekulargewicht des gelösten Stoffes: m_S

- Wassermasse: m_Wasser

- Wassermolekulargewicht: m_Wasser

- Wassermolar Wärmekapazität: C_{Wasser ; M}*

- Temperaturänderung: Δt

*C_P.M von Wasser ist 75.291 j/mol . K

Gelöste Übungen

-Übung 1

Koh -Festung Kaliumbildung enthalpie ist δH^entweder = +426 kJ/mol, Das flüssige Wasser h₂Oder es ist 285.9 kJ/mol.

Es ist auch bekanntH^entweder = -2011 kJ/mol. Berechnen Sie mit diesen Daten die Endalpie der KOH -Lösung in Wasser.

Lösung

- Koh ist in seinen Komponenten nicht gepflegt:

Koh_solide → k_solide + ½ o₂ + ½ h₂;  ΔH^entweder = - 426 kJ/mol

- Flüssiges Wasser wird gebildet:

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½ o₂ + ½ h₂ → h₂ENTWEDER_Flüssig;  ΔH^entweder = -285.9 kJ/mol

- Jetzt müssen Sie die Lösung bilden:

K_solide + H₂O → ½ h₂ + Koh_wässrig ; ΔH^entweder = -2011 KJ/Mol

Beachten Sie, dass das Zeichen der Koh -Zerfallenthalpie investiert wurde, was auf das Hessgesetz zurückzuführen ist: Wenn die Reagenzien zu Produkten werden In diesem Fall ist die Enthalpie -Änderungen das Zeichen.

Energiebilanz ist die algebraische Summe von Enthalpien:

- 426 kJ/k - 285.9 KJ/Mol - 2011 KJ/Mol = -2722.9 kJ/mol

-Übung 2

Die Lösung der Auflösung für die nächste Reaktion wird in einem konstanten Druckkalorimeter bestimmt, und es ist bekannt, dass die Kalorimeterkonstante 342 beträgt.5 j/k. Wenn ich mich auflösen.423 g Natriumsulfat na₂SW₄ in 100.34 g Wasser beträgt die Temperaturschwankung 0.037 K. Berechnen Sie die Standardlösung der Lösung für den Na₂SW₄ Aus diesen Daten.

Lösung

Die Standardenthalpie der Lösung ist aus der zuvor angegebenen Gleichung klar:

Und wird mit Hilfe der folgenden tabellarischen Daten berechnet:

Für Natriumsulfat: m_S = 142.04 g/mol; M_S = 1.423 g

Und für Wasser: m_Wasser = 100.34 g; M_Wasser = 18.02 g/mol; C_{Wasser; m} = 75.291 J/K Mol

ΔT = 0.037 K

C _Kalorimeter = 342.5 j/k

Verweise

1. Cengel, und. 2012.Thermodynamik. 7. Aufl. MC.Graw Hill. 782 - 790
2. Engel, t. 2007. Einführung in die Physikochemie: Thermodynamik. Pearson Ausbildung. 63-78.
3. Giancoli, d.  2006. Physik: Prinzipien mit Anwendungen. 6. ... Ed Prentice Hall. 384-391.
4. Maron, s. 2002. Grundlagen der Physikochemie. Limusa. 152-155.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Physik für Wissenschaft und Ingenieurwesen. Band 1. 7. Ed. Cengage Lernen. 553-567.