Od promjene temperature do reakcijske entalpije

Abstract

Ovo djelo je dano na korištenje pod Creative Commons Attribution 4.0International LicenseZavod za fizikalnu kemiju, Kemijski odsjek Prirodoslovno-matematički fakultet, Sveučilište u Zagrebu Horvatovac 102a, 10 000 Zagreb SažetakObjašnjena je razlika i povezanost unutrašnje energije i entalpije sustava te su dani razlozi zašto se prilikom opisa energijskih promjena tijekom kemijskih reakcija primjenjuje promjena entalpije, a ne promjena unutrašnje energije. Detaljno su analizirane energijske promjene u sustavu i promjene fizikalnih svojstava sustava do kojih dolazi uslijed kemijske reakcije. Objašnjen je način određivanja reakcijske entalpije iz rezultata kalorimetrijskog pokusa. Ključne riječi Unutrašnja energija, entalpija, izmjena energije, toplina, kemijska reakcija, nastava kemije KEMIJA U NASTAVIUređuje: Nenad Raos * Prof. dr. sc. Tajana Preočanin e-pošta: tajana@chem.pmf.hr T. PREOČANIN i J. POŽAR: Od promjene temperature do reakcijske entalpije, Kem. Ind. 66 (1-2) (2017) 69−76 70(širenje plina), električni (u galvanskim člancima), površin-ski (površinska napetost), kemijski (kemijski potencijal) i teško ga je, a ponekad i nemoguće odrediti tijekom kemijskih reakcija koje se ne odvijaju u zatvorenim posudama, već u otvorenim tikvicama, reaktorima, galvanskim članci-ma, u okolišu ili živim stanicama. Pri uvjetima stalnog volumena (ΔV = 0) volumni je rad jednak nuli i ako ne dolazi do izvođenja nikakvog drugog rada nad sustavom promjena unutrašnje energije jednaka je izmijenjenoj toplini pri stalnom volumenu i temperaturi:Iz izmijenjene topline pri stalnom volumenu može se odrediti promjena unutrašnje energije sustava. No međutim kemijske se reakcije češće događaju pri stalnom tlaku, a ne stalnom volumenu. Stoga je uvedena nova veličina koja se naziva entalpija, a definirana je izrazomPromjena entalpije sustava jednaka jeUvrštavanjem jednadžbe (1) u jednadžbu (4), uz uvjet stalnog tlaka (Δp = 0) i uvjet da sustav ne izvodi ili se nad njim ne izvodi bilo koji drugi rad osim volumnog rada (w = − p ΔV), dobiva se promjena entalpije sustava koja je upravo jednaka izmijenjenoj topliniProcese u kojima se smanjuje entalpija sustava (ΔH < 0) nazivamo egzotermnim procesima (grč. exo -van), što ukazuje na to da tijekom takvih procesa neizolirani sustav gubi energiju u obliku topline. Egzotermni procesi dešava-ju se i u izoliranim sustavima, no pritom se energija sustava ne smanjuje, a temperatura u sustavu raste.Procese u kojim se entalpija sustava povećava (ΔH > 0) nazivamo endotermnim procesima (grč. endo -unutra), što ukazuje na to da tijekom takvih procesa neizolirani sustav dobiva energiju u obliku topline. Endotermni procesi događaju se i u izoliranom sustavu, no pritom se energija sustava ne povećava, a temperatura u sustavu se smanjuje.Iz jednadžbe (4) vidi se da je vrijednost promjene entalpije sustava bliska vrijednosti promjene unutrašnje energije sustava, odnosno da se od nje razlikuje za Δ(p V). Vrijednost ΔU može se preračunati iz ΔH uz poznatu promjenu Δ(p V), koja je za idealne plinove jednaka R T Δn, ...