Bestemmelse af entalpien af en reaktion: 11 trin (med billeder)

Indhold

Trin
Tips

Når du blander kemiske komponenter, uanset om det er i køkkenet eller i et kemisk laboratorium, skaber du nye stoffer, det vi kalder "produkter". Under disse kemiske reaktioner kan varme absorberes fra eller frigives til miljøet. Udvekslingen af varme under en kemisk reaktion med miljøet er kendt som entalpien af en reaktion, skrevet som ∆H. For at finde ∆H læs følgende artikel.

Trin

1. Forbered reaktanterne til den kemiske reaktion. For at måle entalpien af en reaktion korrekt, skal du først have den korrekte mængde af hver reaktant.

Antag for eksempel, at du vil finde entalpien for reaktionen, hvor vand dannes af brint og oxygen: 2H2 (brint) + O2 (ilt)→2H2O (vand). Med henblik på dette eksempel, lad os antage, at vi har 2 mol brint og 1 mol oxygen.

2. Rengør reaktionsbeholderen. For at sikre, at reaktionen foregår uden forurening, skal du rengøre reaktionsbeholderen (normalt et kalorimeter), du har til hensigt at bruge.

3. Anbring en rørestav og et termometer i reaktionsbeholderen. Forbered blandingen efter behov og mål deres temperatur ved at holde både rørestaven og termometeret i dekalorimeter.

4. Hæld reaktanterne i reaktionsbeholderen. Når alt er godt forberedt, kan du putte reaktanterne i kalorimeteret. Luk den umiddelbart bagefter.

5. Mål temperaturen. Brug termometeret placeret i kalorimeteret, og optag straks temperaturen efter tilsætning af reaktanterne.

Antag i eksemplet ovenfor, at du putter brint og ilt i kalorimeteret, forseglede det og noterede en temperatur (T1) på 150K (hvilket er meget lavt).

6. Fortsæt med kommentaren. Giv stofferne lidt tid til at reagere, rør om nødvendigt for at fremskynde det nøjagtigt.

7. Mål temperaturen igen. Når reaktionen er færdig, registreres temperaturen igen.

Antag i eksemplet, at den anden temperatur er (T2) eller 95K.

8. Beregn forskellen i temperatur på T1 og T. Du skriver forskellen som ∆T.

I eksemplet beregner du ∆T som følger:
∆T = T2 – T1 = 95K – 185K = -90K

9. Bestem den samlede masse af reaktanterne. Hvis du vil beregne den samlede masse af reaktanterne, skal du bruge molmassen af dine komponenter. Molær masse er en konstant; du kan finde disse i standard periodiske tabeller eller andre kemiske tabeller.

I eksemplet ovenfor bruger du brint og oxygen, som har molmasser på henholdsvis 2g og 32g. Da du har 2 mol brint og brugte 1 mol ilt, kan du beregne den samlede masse af reaktanterne som følger:
2x(2g) + 1x(32g) = 4g + 32g = 36g

10. Beregn reaktionens entalpi. Når du har gjort dette, kan du bestemme reaktionens entalpi. Formlen ser sådan ud: ∆H = (m) x (s) x ( ∆T)

I formlen er m den samlede masse af reaktanterne; s er den specifikke varme, som også er konstant for ethvert grundstof eller forbindelse.

I eksemplet ovenfor er slutproduktet vand med en specifik varme på 4,2 JK-1 g-1. Reaktionens entalpi kan derfor beregnes som følger:
∆H=(36g) x (4.2 JK-1 g-1) x (-90K)=-13608 J

11. Noter resultatet. Hvis tegnet på dit svar er negativt, så er reaktionen eksoterm: varme går tabt til miljøet. Hvis svarets tegn er positivt, så er reaktionen endoterm: varme absorberes fra miljøet.

I eksemplet ovenfor er det sidste svar -13608 J. Så dette er en eksoterm reaktion, der bruger en betydelig mængde energi.

Tips

Disse beregninger udføres i Kelvin (K) - en temperaturmåleskala ligesom Celsius. Hvis du vil konvertere Kelvin til Celsius, skal du blot tilføje 273 grader: K = C + 273.