Zawartość

• Do kroku
• Porady

Za każdym razem, gdy mieszasz składniki chemiczne, czy to w kuchni, czy w laboratorium chemicznym, tworzysz nowe substancje, które nazywamy „produktami”. Podczas tych reakcji chemicznych ciepło może zostać pobrane ze środowiska lub oddane do niego. Wymiana ciepła podczas reakcji chemicznej z otoczeniem nazywana jest entalpią reakcji, zapisaną jako ΔH. Aby znaleźć ∆H, przeczytaj następujący artykuł.

Do kroku

1. Przygotuj reagenty do reakcji chemicznej. Aby poprawnie zmierzyć entalpię reakcji, musisz najpierw mieć odpowiednią ilość każdego reagenta.
   • Załóżmy na przykład, że chcesz znaleźć entalpię reakcji, w której woda powstaje z wodoru i tlenu: 2H2 (wodór) + O2 (tlen) → 2H2O (woda). Na potrzeby tego przykładu załóżmy, że mamy 2 mole wodoru i 1 mol tlenu.
2. Wyczyść naczynie reakcyjne. Aby upewnić się, że reakcja przebiega bez zanieczyszczeń, wyczyść naczynie reakcyjne (zwykle kalorymetr), którego chcesz użyć.
3. Umieść mieszadełko i termometr w naczyniu reakcyjnym. Przygotuj mieszaninę w razie potrzeby i zmierz jej temperaturę, trzymając mieszadełko i termometr w kalorymetrze.
4. Wlej reagenty do naczynia reakcyjnego. Gdy wszystko jest odpowiednio przygotowane, możesz umieścić reagenty w kalorymetrze. Następnie natychmiast je zamknij.
5. Zmierz temperaturę. Za pomocą termometru, który umieściłeś w kalorymetrze, natychmiast zapisz temperaturę po dodaniu reagentów.
   • W powyższym przykładzie załóżmy, że do kalorymetru wprowadzono wodór i tlen, wyłączyłeś go i odnotowano temperaturę (T1) 150K (która jest bardzo niska).
6. Kontynuuj odpowiedź. Daj substancjom trochę czasu na reakcję, w razie potrzeby zamieszaj, aby dokładnie przyspieszyć.
7. Zmierz temperaturę ponownie. Po zakończeniu reakcji ponownie zanotuj temperaturę.
   • Załóżmy, że w przykładzie druga temperatura to (T2) lub 95K.
8. Oblicz różnicę temperatur T1 i T. Różnicę zanotujesz jako ∆T.
   • W tym przykładzie obliczasz ∆T w następujący sposób:
     ∆T = T2 - T1 = 95K - 185K = -90K
9. Określić całkowitą masę reagentów. Jeśli chcesz obliczyć całkowitą masę reagentów, potrzebujesz masy molowej swoich składników. Masa molowa jest stała; można je znaleźć w standardowych tabelach okresowych lub innych tabelach chemicznych.
   • W powyższym przykładzie użyjesz wodoru i tlenu, które mają masy molowe odpowiednio 2g i 32g. Ponieważ masz 2 mole wodoru i zużyłeś 1 mol tlenu, możesz obliczyć całkowitą masę reagentów w następujący sposób:
     2x (2g) + 1x (32g) = 4g + 32g = 36g
10. Oblicz entalpię reakcji. Kiedy już to zrobisz, możesz określić entalpię reakcji. Wzór wygląda następująco: ∆H = (m) x (s) x (∆T)
    • We wzorze m oznacza całkowitą masę reagentów; s to ciepło właściwe, które jest również stałe dla każdego elementu lub materiału złożonego.
    • W powyższym przykładzie produktem końcowym jest woda o cieple właściwym 4,2 JK-1 g-1. Dlatego entalpię reakcji można obliczyć w następujący sposób:
      ∆H = (36g) x (4,2 JK-1 g-1) x (-90K) = -13608 J
11. Zanotuj wynik. Jeśli znak Twojej odpowiedzi jest negatywny, reakcja jest egzotermiczna: ciepło jest tracone do otoczenia. Jeśli znak odpowiedzi jest pozytywny, to reakcja jest endotermiczna: ciepło jest pochłaniane z otoczenia.
    • W powyższym przykładzie ostatnią odpowiedzią jest -13608 J. Jest to więc reakcja egzotermiczna, która zużywa znaczną ilość energii.

Porady

• Obliczenia te są wykonywane w kelwinach (K) - skali do pomiaru temperatury, podobnie jak w stopniach Celsjusza. Jeśli chcesz przeliczyć kelwiny na stopnie Celsjusza, po prostu dodaj 273 stopnie: K = C + 273.