تبیان، دستیار زندگی

استفاده از آنتالپی پیوند برای محاسبه گرمای واکنش :

در یک واکنش شیمیایی برخی پیوندها در واکنش دهنده ها شکسته می شوند و پیوندهای تازه ای در فرآورده ها تشکیل می شود. می دانید که شکستن پیوندها گرماگیر و تشکیل پیوند گرماده است.

تشکیل پیوندها ΔH + شکستن پیوندها ΔH = واکنش ΔH
و همچنین به صورت زیر هم می توان با استفاده از انرژی پیوند گرمای واکنش را محاسبه کرد.

مجموع انرژیهای پیوند تشکیل شده [-] مجموع انرژیهای پیوندهای شکسته شده [ = واکنش H]

مثال :
اگر متان با گاز کلر واکنش دهد یکی از فرآورده ها تتراکلرید کربن است. با استفاده از جدول انرژی پیوند واکنش HΔ را محاسبه کنید و تعیین کنید واکنش گرماده است یا گرماگیر .

CH4 (g) + 4 CL2 (g) ® CCL4 (g) + 4 HCL

فرمول:

(مجموع انرژی پیوندهای تشکیل شده) – ( مجموع انرژی پیوندهای شکسته شده) = واکنش H Δ

[(431×4)+(392×4)]-[(240×4)+(415×4)]= واکنش H Δ

420KJ- = واکنش H Δ

واکنش گرماده است چون ΔH منفی بدست آمده است.  

آنتروپی و تعیین جهت واکنش ها:

مقدار بی نظمی یک سیستم یا بی نظمی مولکولی را آنتروپی می نامند. آنتروپی را با حرف «S» نشان می دهیم.

آنتروپی هم یک تابع حالت است. تغییر آنتروپی یک سیستم را می توان به صورت زیر نوشت :
ΔS = آغازیS - پایانیs  

در پیشرفت خود به خودی یک فرآیند دو عامل زیر دخالت دارند:

۱)کاهش سطح انرژی درونی مواد موجود در سیستم (از طریق آزاد ساختن انرژی و یا گرماده بودن)

۲)افزایش میزان بی نظمی یا آنتروپی سیستم (کاهش نظم سیستم)

با در نظر گرفتن دو عامل بالا چهار حالت ممکن است بوجود بیاید.
پیش رفت واکنش خود به خود است <--- ΔS>0 و ΔH<0 اگر
واکنش خود به خود پیشرفت نمی کند <--- ΔS<0 و ΔH>0 اگر
از عوامل آنتروپی و انرژی درونی هر کدام اثر بیشتری داشته باشند واکنش را کنترل می کنند.
ΔH <0 و Δ S<0 یا ΔH >0 و ΔS> 0
عواملی چون افزایش دما ، افزایش حجم ، افزایش تعداد ذره های موجود در سیستم و افزایش تعداد مولهای گازی در فرآورده ها به افزایش بی نظمی سیستم و پیشرفت خود به خود واکنش کمک می کند.  

سوالات
۱ – با در دست داشتن معادله های زیر
FeO(S) + H2(g) ---> Fe(s) + H2O (g) ΔH = 24/7 KJ
FeO (S) + ½ O2 (g) ---> Fe3O4 (S) ΔH = -317/6Kj
H2(g) + ½ O2 (g) ---> H2O (g) ΔH = -24/18 kj
مقدار ΔH واکنش زیر را محاسبه کنید.
3 (Fe(s) + 4H2O(g) ---> Fe3O4 (S) + 4 H2(g)

149/9 KJ- :پاسخ  

  ۲ – تعیین کنید چه مقدار گرما لازم است تا بتوانیم ۰۱ گرم آب مایع با دمای ْc ۹۲ را به بخار آب با دمای 115 ْc تبدیل کنیم. (گرمای تبخیر آب برابر 2260 j/g می باشد و ظرفیت گرمایی ویژه ی آب برابر 4/184 است )

۲۳۲۴j = q : پاسخ  

  3– با توجه به مقادیر آنتالپی های سوختن داده شده برای مواد مقدار H Δ واکنش زیر را تعیین کنید.
3 C2H2 ---> C6H6
ΔH سوختن C2H2 = -1305 KJ.mol -1
ΔH سوختن C6H6 = - 327KJ . mol-1

KJ 642- = ΔH : پاسخ  

  4 – وقتی یک مول CH4 در فشار ثابت می سوزد مقدار 890 KJ انرژی گرمایی تولید می کند. اگر 5/8 g از گاز متان در فشار ثابت بسوزد مقدار H Δ مربوط به آن را محاسبه کنید.

ΔH = گرمای آزاد شده = 320  

  5– یک سیستم با حجم 25 لیتر ، مقدار kj ۱ گرما جذب می کند. مقدار ΔE سیستم را در حالتهای زیر محاسبه کنید.

الف ) اگر گرما در حجم ثابت توسط سیستم جذب شود. 1KJ = ΔE : پاسخ

ب ) اگر سیستم در فشار ۱ amt منبسط شود و به حجم 28/95 لیتر برسد.
ΔE = 0/6 KJ

ج) اگر سیستم منبسط شود در فشار 0/56 Atm و به حجم 42/36 لیتر برسد.
پاسخΔE = 0  

– در یک ظرف گرماسنج 50 g از محلول سدیم هیدورکسید و 50g از محلول هیدروکلریک اسید با دمای ۲۲ cْ را واکنش می دهیم. دما افزایش می یابد و به 28/87 ْc می رسد. اگر از ظرفیت گرمایی ویژه ی گرما سنج صرف نظر شود مقدار گرمای آزاد شده در واکنش زیر را محاسبه کنید

(HCL (aq) + NaOH (aq) ® NaCL (aq) + H2O (l
(ظرفیت گرمایی ویژه محلول برابر 4/18 می باشد)
پاسخ q = - 2871/66 j  

  7– با دردست داشتن معادله های زیر :
2NH3(g)+3 N20 (g) ® 4 N2(g)+ 3 H2 O (g) ΔH = -1010 KJ
4NH3 (g)+ 3 o2 (g) ® 2N2(g)+ 6H2O (L) ΔH = -153 KJ
مقدار ΔH واکنش مقابل را محاسبه کنید.
(N2(g) + ½ o2 ---> N2O(g

ΔH = 81/5 KJ  

  8– مقدار 15g از یک نمونه از فلز طلا ( با ظرفیت گرمایی مولی برابر با j. c-1.mol-1۲۵/۴ ) حرارت داده می شود تا از دمای 16/1 ْc به دمای 49/3 ْC برسد. مقدار گرمای جذب شده توسط طلا را محاسبه کنید.

AU = 197 g/mol
q = 64/2 j  

  ۱۰ – یک قطعه فلز آهن به جرم 25 و دمای 14/4 Cْدر تماس با یک قطعه طلا به جرم 35g و دمای 64/1 قرار گرفته است؟

129/0 = طلا C
آهن C = 0/451
الف ) با فرض این که هیج گرمایی توسط سیستم مشترک از دست نرفته دمای نهای آهن را تعیین کنید.
ب ) فلز آهن چه مقدار گرمابه دست آورده است؟
ج ) فلز طلا چه مقدار گرما از دست داده است ؟

الف )28/6 ْC
ب )۲ ۱۰× 1/6 j
ج)۲۱۰× j1/6