Θερμοχημική εξίσωση

Με μια ματιά

Σε μια θερμοχημική εξίσωση καταγράφεις την ισοσταθμισμένη αντίδραση, τις φυσικές καταστάσεις, τις συνθήκες και τη μεταβολή ενθαλπίας που αντιστοιχεί ακριβώς στη γραμμένη αντίδραση. Τη χρησιμοποιείς για να συνδέεις στοιχειομετρικές ποσότητες με την ενεργειακή μεταβολή, εφόσον διατηρείς την ταυτότητα και τις φυσικές καταστάσεις των ουσιών, την πίεση και τη θερμοκρασία. Αν πολλαπλασιάζεις όλους τους συντελεστές με τον ίδιο παράγοντα, πολλαπλασιάζεις και τη $\deltaH$ με αυτόν, ενώ αν αντιστρέφεις την αντίδραση, αντιστρέφεις το πρόσημό της.

2Κεντρική ιδέα

Όταν γράφεις μια θερμοχημική εξίσωση, καταγράφεις την ισοσταθμισμένη αντίδραση, τους στοιχειομετρικούς συντελεστές, τις φυσικές καταστάσεις, τις συνθήκες και τη μεταβολή ενθαλπίας για την αντίδραση ακριβώς όπως τη γράφεις. Αν παραλείπεις ή αλλάζεις ένα από αυτά τα στοιχεία, μπορεί να αλλάζεις και την ενεργειακή δήλωση. Η μεταβολή ενθαλπίας εξαρτάται από τη χημική ταυτότητα των αντιδρώντων, τις φυσικές καταστάσεις αντιδρώντων και προϊόντων, την πίεση και τη θερμοκρασία. Αν πολλαπλασιάζεις όλους τους συντελεστές με τον ίδιο παράγοντα, πολλαπλασιάζεις και τη μεταβολή ενθαλπίας με τον ίδιο παράγοντα. Αν αντιστρέφεις την αντίδραση, αντιστρέφεις και το πρόσημο της μεταβολής ενθαλπίας. Σύμφωνα με τη σύμβαση του σχολικού βιβλίου, για την πρότυπη κατάσταση επιλέγεις την πιο σταθερή μορφή κάθε ουσίας στις συνθήκες

και, όπου εφαρμόζεται, συγκέντρωση

3Παράδειγμα

Εξετάζεις την ακόλουθη θερμοχημική εξίσωση με υποθετική τιμή μεταβολής ενθαλπίας:

στις συνθήκες

Υπολόγισε τη μεταβολή ενθαλπίας όταν σχηματίζεις

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Εντοπίζεις ότι η αρχική εξίσωση αντιστοιχεί σε

   $$2\,\unit{mol}\ \chem{HCl}\state{g}$$

   και σε μεταβολή ενθαλπίας

   $$-184.0\,\unit{kJ}.$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Διαιρείς τη ζητούμενη ποσότητα με την ποσότητα της εξίσωσης και βρίσκεις τον παράγοντα

   $$\frac{4}{2}=2.$$
3. Δείξε το βήμα 3

   Πολλαπλασιάζεις όλους τους συντελεστές και τη μεταβολή ενθαλπίας με τον ίδιο παράγοντα και παίρνεις

   $$2\,\chem{H_2}\state{g} + 2\,\chem{Cl_2}\state{g} \rxn 4\,\chem{HCl}\state{g}$$

   $$\deltaH=-368.0\,\unit{kJ}$$

4Παράδειγμα

Σε ερώτηση σύντομης απάντησης εξετάζεις την ακόλουθη εξίσωση με υποθετική τιμή μεταβολής ενθαλπίας, στις ίδιες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας:

Υπολόγισε τη μεταβολή ενθαλπίας της αντίστροφης αντίδρασης στις ίδιες συνθήκες και αιτιολόγησε το πρόσημο.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Αντιστρέφεις αντιδρώντα και προϊόντα και γράφεις

   $$2\,\chem{HCl}\state{g} \rxn \chem{H_2}\state{g} + \chem{Cl_2}\state{g}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Αντιστρέφεις το πρόσημο της μεταβολής ενθαλπίας, επειδή αντέστρεψες την αντίδραση, και βρίσκεις

   $$\deltaH=+184.0\,\unit{kJ}.$$

5Συχνά λάθη

• Παραλείπεις τις φυσικές καταστάσεις, παρότι η μεταβολή ενθαλπίας εξαρτάται από αυτές.
• Πολλαπλασιάζεις τους στοιχειομετρικούς συντελεστές χωρίς να πολλαπλασιάζεις και τη μεταβολή ενθαλπίας.
• Αντιστρέφεις την αντίδραση χωρίς να αντιστρέφεις το πρόσημο της μεταβολής ενθαλπίας.
• Χρησιμοποιείς την τιμή μιας θερμοχημικής εξίσωσης για διαφορετική ποσότητα ουσίας χωρίς στοιχειομετρική αναγωγή.