Noţiuni de termochimie – aplicaţii — Teorie

1. Pentru reacţia de mai jos, trebuie să calculăm entalpia de reacţie standard, ΔH⁰_r,şi să stabilim dacă reacţia este exotermă sau endotermă:

$2 {Mg}_{(s)} + {CO}_{2 (g)} \to 2 {MgO}_{(s)} + C_{(grafit)}$

aplicăm relaţia de calcul a entalpiei de reacţie standard din entalpiile de formare standard ale produşilor şi reactanţilor:

${ΔH}^{0}_{r} = (2 \cdot {ΔH}^{0}_{f {MgO}_{(s)}} + {ΔH}^{0}_{f C_{(grafit)}}) - (2 \cdot {ΔH}^{0}_{f {Mg}_{(s)}} + {ΔH}^{0}_{f {CO}_{2}_{(g)}})$

entapliile de formare standard ale oxidului de magneziu şi dioxidului de carbon sunt următoarele:

${ΔH}^{0}_{f {MgO}_{(s)}} = - 601 kJ / mol {ΔH}^{0}_{f {CO}_{2}_{(g)}} = - 393, 5 kJ / mol$

efectuăm calculul entalpiei de reacţie în condiţii standard:

${ΔH}^{0}_{r} = [2 \cdot (- 601 kJ / mol) + 0] - [2 \cdot 0 + (- 393, 5 kJ / mol)] {ΔH}^{0}_{r} = - 808, 5 kJ / mol$

ΔH⁰_r < 0, aşadar reacţia este exotermă:

$2 {Mg}_{(s)} + {CO}_{2 (g)} \to 2 {MgO}_{(s)} + C_{(grafit)} + 808, 5 kJ$

2. Se dau următoarele două reacţii şi valorile entalpiilor lor de reacţie:

Reacţia de hidrogenare a propenei: ${CH}_{2} = CH - {CH}_{3}_{(g)} + H_{2 (g)} \to {CH}_{3} - {CH}_{2} - {CH}_{3}_{(g)} ∆ {H^{0}}_{r} = - 124 kJ / mol$

Reacţia de combustie a propanului: ${CH}_{3} - {CH}_{2} - {CH}_{3}_{(g)} + 5 O_{2 (g)} \to 3 {CO}_{2} + 4 H_{2} O_{(l)} ∆ {H^{0}}_{r} = - 2220 kJ / mol$

Care este entalpia standard a reacţiei de combustie a propenei?

Reacţia de combustie a propenei:

${CH}_{2} = CH - {CH}_{3}_{(g)} + \frac{9}{2} O_{2 (g)} \to 3 {CO}_{2} + 3 H_{2} O_{(l)} ∆ {H^{0}}_{r} = ?$

Datorită legii lui Hess, putem “asambla” reacţia termochimică pentru care ne lipsesc datele:

reacţia de descompunere a unui mol de apă lichidă:

$H_{2} O \to H_{2 (g)} + \frac{1}{2} O_{2} (g) {ΔH}^{0}_{r} = + 285, 5 kJ / mol$

adunăm cele trei reacţii în aşa fel încât să obţinem reacţia de care avem nevoie:

${CH}_{2} = CH - {CH}_{3}_{(g)} + H_{2 (g)} \to {CH}_{3} - {CH}_{2} - {CH}_{3}_{(g)} {ΔH}^{0}_{r} = - 124 kJ / mol {CH}_{3} - {CH}_{2} - {CH}_{3}_{(g)} + 5 O_{2 (g)} \to 3 {CO}_{2} + 4 H_{2} O_{(l)} {ΔH}^{0}_{r} = - 2220 kJ / mol H_{2} O \to H_{2 (g)} + \frac{1}{2} O_{2} (g) {ΔH}^{0}_{r} = + 285, 5 kJ / mol$

________________________________________________________________________________

${CH}_{2} = CH - {CH}_{3}_{(g)} + \frac{9}{2} O_{2 (g)} \to 3 {CO}_{2} + 3 H_{2} O_{(l)} {ΔH}^{0}_{r} = - 2058, 5 kJ / mol$

aşadar, conform legii lui Hess, entalpia de combustie standard a reacţiei de combustie a propenei, este:

${ΔH}^{0}_{r} = - 2058, 5 kJ / mol$

Căldura specifică, c, reprezintă cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi unitatea de masă dintr-o substanţă astfel încât temperatura ei să crească cu un grad. Căldura specifică se exprimă în kJ/kg·K, şi are următoarea expresie matematică:

$c = \frac{Q}{m \cdot ΔT}$

Căldura specifică molară, c, reprezintă cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi un mol de substanţă astfel încât temperatura ei să crească cu un grad. Căldura specifică molară se exprimă în kJ/mol·K, şi are următoarea expresie matematică:

$c = \frac{Q}{μ \cdot ΔT}$