Solusi panas bagaimana dihitung, aplikasi dan latihan

Dia Panas larutan o Entalpi larutan adalah panas yang diserap atau terlepas selama proses pembubaran sejumlah zat terlarut dalam pelarut, di bawah kondisi tekanan konstan.

Saat reaksi kimia terjadi, energi diperlukan baik untuk membentuk dan memecahkan tautan yang memungkinkan pembentukan zat baru. Energi yang mengalir sehingga proses ini terjadi adalah panas, dan termokimia adalah cabang sains yang bertanggung jawab untuk mempelajarinya.

Sumber: Pixnio.

Tentang istilah tersebut Enthalpía, ini Ini digunakan untuk memanggil aliran panas ketika proses kimia terjadi dalam kondisi tekanan konstan. Penciptaan istilah ini disebabkan oleh fisikawan Belanda Heike Kamerlingh Onnes (1853 - 1926), yang sama yang menemukan superkonduktivitas.

[TOC]

Bagaimana itu dihitung?

Untuk menemukan entalpi, perlu untuk memulai dari hukum termodinamika pertama, yang menganggap bahwa variasi dalam energi internal ΔU dari suatu sistem adalah karena panas yang diserap Q dan untuk bekerja dengan itu dilakukan oleh agen eksternal:

ΔU = q + w

Di mana pekerjaan adalah integral negatif di atas semua volume tekanan tekanan dengan perubahan volume diferensial. Definisi ini setara dengan integral negatif dari produk skalar gaya oleh perpindahan vektor dalam pekerjaan mekanis:

Ketika kondisi tekanan konstan yang disebutkan di atas diterapkan, P dapat keluar dari integral; Oleh karena itu pekerjaannya adalah:

W = -p (v_F -V_{salah satu}) = -PδV

-Ekspresi entalpi

Jika hasil ini diganti dalam δATAU diperoleh:

ΔU = q - pΔV

Q = δU + pΔV = u_F - ATAU_{salah satu} + P (v_F -V_{salah satu}) = U_F + Pv_F - ( ATAU_{salah satu} + Pv_{salah satu} )

Jumlah U + pv Itu disebut entalpía H, sehingga:

Q = h_F - H_{salah satu} = ΔH

Enthalpy diukur dalam joule, karena itu adalah energi.

Itu dapat melayani Anda: perbedaan antara kecepatan dan kecepatan (dengan contoh)

Solusi entalpi

Komponen awal dari suatu solusi adalah zat terlarut dan pelarut, dan mereka memiliki entalpi asli. Saat solusi ini dilakukan, ia akan memiliki entalpi sendiri.

Dalam hal ini, Anda dapat mengekspresikan variasi entalpi dalam joule sebagai:

ΔH = H_larutan - H_reagen

Atau dalam bentuk entalpi standar ΔH^{salah satu}, Dimana hasilnya adalah joule/mol

ΔH^{salah satu} = H^{salah satu} _larutan - H^{salah satu}_reagen

Jika reaksi mengeluarkan panas, tanda ΔH Itu negatif (proses eksotermik), jika menyerap panas (proses endotermik) tanda itu akan positif. Dan secara alami, nilai entalpi larutan akan tergantung pada konsentrasi larutan akhir.

Aplikasi

Banyak senyawa ionik larut dalam pelarut kutub, seperti air. Larutan garam (natrium klorida) dalam air atau air garam, biasanya digunakan. Sekarang, entalpi solusi dapat dianggap sebagai kontribusi dari dua energi:

- Satu untuk memecahkan tautan pelarut terlarut dan pelarut

- Yang lainnya adalah yang diperlukan dalam pembentukan tautan pelarut baru.

Dalam kasus pembubaran garam air, diperlukan untuk mengetahui so yang disebut Entalpi reticular dari padatan dan Entalpi hidrasi Untuk membentuk larutan, dalam kasus air. Jika bukan tentang air, maka itu disebut Solvasi entalpi.

Itu Entalpi retikular Ini adalah energi yang diperlukan untuk pecahnya jaringan ionik dan membentuk ion gas, suatu proses yang selalu endotermik, karena energi harus dipasok ke padatan untuk memisahkannya menjadi ion konstituennya dan membawanya ke keadaan gas gasous.

Di sisi lain, proses hidrasi selalu eksotermik, karena ion terhidrasi lebih stabil daripada ion dalam keadaan gas.

Dengan cara ini, penciptaan solusi bisa eksotermik atau endotermik.

Dapat melayani Anda: fenomena bergelombang

Pengukuran dengan kalorimeter

Dalam praktiknya adalah mungkin untuk mengukur ΔH Dalam kalorimeter, yang pada dasarnya terdiri dari wadah terisolasi yang dilengkapi dengan termometer dan batang yang gelisah.

Sedangkan untuk wadah, air hampir selalu dituangkan, yang merupakan cairan kalorimetri par excellence, karena sifat -sifatnya adalah referensi universal untuk semua cairan.

Kalorimeter tua yang digunakan oleh lavoisier. Sumber: Gustavocarra [CC BY-SA 4.0 (https: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/4.0)].

Tentu saja bahan kalorimeter juga mengintervensi pertukaran panas, selain air. Tetapi kapasitas kalori dari seluruh rangkaian, disebut konstan dari kalorimeter, dapat ditentukan secara terpisah dari reaksi dan kemudian memperhitungkan saat itu terjadi.

Keseimbangan energi adalah sebagai berikut, mengingat kondisi bahwa tidak ada kebocoran energi dalam sistem:

ΔH _larutan + ΔH _air + C _kalorimeter ΔT = 0

Darimana:

ΔH _larutan = - m _air . C _air . ΔT - c _kalorimeter ΔT = -q _air - Q _kalorimeter

Dan untuk mendapatkan entalpi standar:

Di mana:

- Massa Soluto: M_S

- Berat molekul zat terlarut: m_S

- Massa Air: M_air

- Air berat molekul: m_air

- Kapasitas Panas Molar Air: C_{air ; M}*

- Perubahan Suhu: Δt

*C_Pm air adalah 75.291 j/mol . K

Latihan terpecahkan

-Latihan 1

KOH Formasi Kalium Solid Entalpi adalah δH^{salah satu} = +426 kJ/mol, Air cair h₂Atau itu 285.9 kJ/mol.

Diketahui juga bahwa ketika kalium hidroksida logam bereaksi dengan air cair, hidrogen dan ΔH^{salah satu} = -2011 kJ/mol. Dengan data ini, hitung endalpi larutan KOH dalam air.

Larutan

- KOH disintestan dalam komponennya:

Koh_padat → k_padat + ½ o₂ + ½ jam₂;  ΔH^{salah satu} = - 426 kJ/mol

- Air cair terbentuk:

Dapat melayani Anda: cabang fisika klasik dan modern

½ o₂ + ½ jam₂ → H₂SALAH SATU_Cairan;  ΔH^{salah satu} = -285.9 kJ/mol

- Sekarang Anda harus membentuk solusinya:

K_padat + H₂O → ½ jam₂ + Koh_encer ; ΔH^{salah satu} = -2011 kJ/mol

Perhatikan bahwa tanda entalpi disintegrasi KOH telah diinvestasikan, yang disebabkan oleh hukum hess: ketika reagen menjadi produk, perubahan entalpi tidak bergantung pada langkah -langkah berturut -turut dan ketika persamaan diperlukan untuk berinvestasi, seperti Dalam hal ini, tanda perubahan entalpi.

Keseimbangan energi adalah jumlah entalpi aljabar:

- 426 KJ/K - 285.9 kJ/mol - 2011 kJ/mol = -2722.9 kJ/mol

-Latihan 2

Solusi pembubaran untuk reaksi berikutnya ditentukan dalam kalorimeter tekanan konstan dan diketahui bahwa konstanta kalorimeter adalah 342.5 J/k. Saat 1 larut.423 g natrium sulfat Na₂Sw₄ dalam 100.34 g air, variasi suhu adalah 0.037 k. Hitung solusi standar solusi untuk NA₂Sw₄ Dari data ini.

Larutan

Entalpi standar dari solusi jelas dari persamaan yang diberikan sebelumnya:

Dan dihitung dengan bantuan data yang ditabulasi berikut:

Untuk natrium sulfat: m_S = 142.04 g/mol; M_S = 1.423 g

Dan untuk air: m_air = 100.34 g; M_air = 18.02 g/mol; C_{air; m} = 75.291 J/K Mol

ΔT = 0.037 k

C _kalorimeter = 342.5 J/k

Referensi

1. Cengel, dan. 2012.Termodinamika. Edisi ke -7. MC.Bukit Graw. 782 - 790
2. Engel, t. 2007. Pengantar fisikokimia: termodinamika. Pendidikan Pearson. 63-78.
3. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6 ... Ed Prentice Hall. 384-391.
4. Maron, s. 2002. Dasar -dasar fisikokimia. Limusa. 152-155.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. 7. Ed. Pembelajaran Cengage. 553-567.