Entalpia di formazione standard
L' entalpia di una sostanza pura non è calcolabile in modo assoluto perché dipende dall'energia interna che non è calcolabile (H = U + pV). Tuttavia, le tabelle di entalpie molari standard sono stati stabiliti per calcolare rapidamente un'entalpia di reazione normale a partire dai valori di questi entalpia molare: . Ciò comporta la definizione di una scala arbitraria di entalpie molari definendo un'entalpia zero arbitraria.
ΔrH(T)0=∑ioνio.hio(T)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} H _ {(T)} ^ {0} = \ sum _ {i} \ nu _ {i} .h_ {i (T)} ^ {0} ~}
È per evitare questo inconveniente che l' entalpia standard di formazione a T:
o cui valori per ciascuna sostanza pura sono stati tabulati alla temperatura di riferimento di 298 K sono stati definiti .
ΔHf(T)0 {\ displaystyle \ Delta H_ {f (T)} ^ {0} ~}ΔfH(T)0 {\ displaystyle \ Delta _ {f} H _ {(T)} ^ {0} ~}
Definizione
L'entalpia standard di formazione alla temperatura T di un composto chimico , è la differenza di entalpia coinvolta durante la formazione di una mole di questo composto dal corpo semplice , puro , preso allo stato standard e stabile alla temperatura considerata T.
ΔHf(T)0 {\ displaystyle \ Delta H_ {f (T)} ^ {0} ~}
Corrisponde all'entalpia di reazione standard a T, (vedi termochimica ) della reazione per la formazione del composto composto puro dai corrispondenti corpi puri semplici, stabile allo stato standard a T.
ΔrH(T)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} H _ {(T)} ^ {0} ~}
Esempio:
L'entalpia standard di formazione a T di è .
VSO2(g) {\ displaystyle {\ rm {CO_ {2 (g)} ~}}}ΔHf(T)0(VSO2(g)) {\ displaystyle \ Delta H_ {f (T)} ^ {0} ({\ rm {CO_ {2 (g)}) ~}}}
Corrisponde all'entalpia standard di reazione , della reazione di formazione da corpi semplici stabili nello stato standard a T:
ΔrH(T)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} H _ {(T)} ^ {0} ~}
VSgraphiote+O2(g)⟶VSO2(g) {\ displaystyle {\ rm {C_ {grafite} + O_ {2 (g)} \ longrightarrow CO_ {2 (g)} ~}}}
Da questa definizione derivano diverse conseguenze.
- L'entalpia standard di formazione, alla temperatura T, di un corpo semplice stabile è zero: la reazione di formazione di un tale corpo sarebbe infatti la reazione di formazione da se stesso. Per esempio:
ΔHf(T)0(VSgraphiote)=0 {\ displaystyle \ Delta H_ {f (T)} ^ {0} ({\ rm {C_ {grafite}) = 0 ~}}}se la grafite è stabile alla temperatura prescelta T. D'altra parte, l'entalpia di formazione del
diamante carbonio (
metastabile ) è diversa da zero poiché corrisponde alla reazione di formazione del diamante dal singolo corpo stabile in condizioni standard, grafite .
ΔHf(T)0(O2(g))=0 {\ displaystyle \ Delta H_ {f (T)} ^ {0} ({\ rm {O_ {2 (g)}) = 0 ~}}} se l'ossigeno è stabile alla temperatura T.
ΔHf(T)0(VSO2(g))≠0 {\ displaystyle \ Delta H_ {f (T)} ^ {0} ({\ rm {CO_ {2 (g)}) \ neq 0 ~}}}perché l'anidride carbonica è un
corpo composto .
- Non è più necessario definire una scala entalpica arbitraria. Abbiamo scelto di redigere tabelle entalpiche standard di allenamento alla temperatura di riferimento di 298 K.
Quantità termodinamiche di alcuni composti a 298 K.
Le entalpie di addestramento standard e l'entropia standard a 298 K sono tratte dalle tabelle pubblicate da JANAF, Ribaud e Manson . A rigor di termini, queste entalpie di allenamento non sono più standard perché non sono date a P = 1 bar = 10 5 Pa , ma a P = 1 atm = 1.013 25 × 10 5 Pa , che era la pressione standard quando stavano scrivendo. Tuttavia, data la minima variazione di pressione, i valori riportati in questa tabella sono vicini ai valori reali in prima approssimazione.
Composto
chimico |
Massa molare (g / mol)
|
ΔHf(298)0{\ displaystyle \ Delta H_ {f (298)} ^ {0}} (kJ / mol)
|
S ° 298 (J / (mol⋅K))
|
---|
VSO2(g){\ displaystyle {\ rm {CO_ {2} (g)}}} |
44.010 |
-393.52 |
213.75
|
VSO(g){\ displaystyle {\ rm {CO (g)}}} |
28.011 |
-110,58 |
197.6
|
NONO(g){\ displaystyle {\ rm {NO (g)}}} |
30.008 |
90.32 |
210.7
|
NONH3(g){\ displaystyle {\ rm {NH_ {3} (g)}}} |
17.031 |
-45.91 |
192.66
|
VSH4(g){\ displaystyle {\ rm {CH_ {4} (g)}}} |
16.043 |
-74.9 |
186.17
|
VS2H6(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {2} H_ {6} (g)}}} |
30.068 |
-84,7 |
229.57
|
VS3H8(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {3} H_ {8} (g)}}} |
44.094 |
-103.88 |
270.01
|
VS4H10(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {4} H_ {10} (g)}}} |
58.12 |
-124,78 |
310.15
|
VS5H12(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {5} H_ {12} (g)}}} |
72.146 |
-146,50 |
349.49
|
VS6H14(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {6} H_ {14} (g)}}} |
86.172 |
-167.25 |
386.95
|
VS7H16(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {7} H_ {16} (g)}}} |
100.21 |
-187.89 |
425.41
|
VS8H18(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {8} H_ {18} (g)}}} |
114.224 |
-208.52 |
463.84
|
VS2H4(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {2} H_ {4} (g)}}} |
28.054 |
52.49 |
219.30
|
VS3H6(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {3} H_ {6} (g)}}} |
42.078 |
20.42 |
267.03
|
VS2H2(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {2} H_ {2} (g)}}} |
26.038 |
226.81 |
200.92
|
VS6H6(g){\ displaystyle {\ rm {C_ {6} H_ {6} (g)}}} |
78.108 |
82.96 |
269.30
|
H2(g){\ displaystyle {\ rm {H_ {2} (g)}}} |
2016 |
0 |
130.46
|
H(g){\ displaystyle {\ rm {H (g)}}} |
1.008 |
218.06 |
114.65
|
NON2(g){\ displaystyle {\ rm {N_ {2} (g)}}} |
28.016 |
0 |
191.32
|
NON(g){\ displaystyle {\ rm {N (g)}}} |
14.008 |
472.96 |
153.23
|
O(g){\ displaystyle {\ rm {O (g)}}} |
16.000 |
249.28 |
161.02
|
O2(g){\ displaystyle {\ rm {O_ {2} (g)}}} |
32.000 |
0 |
204.82
|
O3(g){\ displaystyle {\ rm {O_ {3} (g)}}} |
48.000 |
142.12 |
237.42
|
VS{\ displaystyle {\ rm {C}}} (grafite) |
12.011 |
0 |
5.68
|
VS{\ displaystyle {\ rm {C}}} (diamante) |
12.011 |
1.92 |
2.45
|
H2O{\ displaystyle {\ rm {H_ {2} O}}} (liquido) |
18.01528 |
-285.10 |
69.96
|
H2O{\ displaystyle {\ rm {H_ {2} O}}} (gas) |
18.01528 |
-241,8 |
188.74
|
HF{\ displaystyle {\ rm {HF}}} (liquido) |
20.00634 |
-299,8 |
|
HF{\ displaystyle {\ rm {HF}}} (gas) |
20.00634 |
-271.1 |
173.7
|
HVSl{\ displaystyle {\ rm {HCl}}} (gas) |
36.461 |
-92.31 |
186.90
|
Appunti:
- il corpo unico la cui entalpia standard di formazione a 298 K è zero, corrispondente al collettore stabile a questa temperatura;
- certi composti non sono stabili sotto pressione normale a 298 K . È il caso, ad esempio, dell'acqua allo stato gassoso. Tuttavia, anche se la sua esistenza è formale in queste condizioni, abbiamo dato il valore della sua entalpia di formazione standard a 298 K , determinata tenendo conto dell'entalpia di vaporizzazione dell'acqua liquida.
Legge di Hess
Il vantaggio dell'entalpia di formazione standard è che permette di calcolare il valore di qualsiasi reazione, conoscendo il valore di ciascuno dei reagenti e dei prodotti coinvolti nella reazione. Questo è dato dalla legge di Hess .
ΔrH(T)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} H _ {(T)} ^ {0} ~}ΔHf(T)0 {\ displaystyle \ Delta H_ {f (T)} ^ {0} ~}
Considera una reazione chimica la cui equazione di bilancio è la seguente:
ν1A1+ν2A2+...νioAio⇌...νjAj {\ displaystyle \ nu _ {1} A_ {1} + \ nu _ {2} A_ {2} + ... \ nu _ {i} A_ {i} \ rightleftharpoons ... \ nu _ {j} A_ {j} ~}
reagenti (i) .................................... prodotti (j)
L'entalpia standard di reazione a T è uguale a:
ΔrH(T)0=∑jνjΔHf,j(T)0-∑ioνioΔHf,io(T)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} H _ {(T)} ^ {0} = \ sum _ {j} \ nu _ {j} \ Delta H_ {f, j (T)} ^ {0} - \ somma _ {i} \ nu _ {i} \ Delta H_ {f, i (T)} ^ {0} ~}
Appunti:
- Queste relazioni sono spesso espresse dalle seguenti espressioni, che sono semplificate ma meno esplicite.
0=∑ioνioAio {\ displaystyle 0 = \ sum _ {i} \ nu _ {i} A_ {i} ~} (equazione di equilibrio.)
ΔrH(T)0=∑ioνioΔHf,io(T)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} H _ {(T)} ^ {0} = \ sum _ {i} \ nu _ {i} \ Delta H_ {f, i (T)} ^ {0} ~}
- I prodotti non si distinguono più dai reagenti e si annotano algebricamente i coefficienti stechiometrici: positivi per i prodotti, negativi per i reagenti.
Osservazioni
- Allo stesso modo e per gli stessi motivi è stata definita a T un'entalpia di formazione libera standard : i cui valori sono stati tabulati per la maggior parte dei composti, alla temperatura di riferimento di 298 K. Questi valori rendono possibile per calcolare l' entalpia libera standard di reazione a 298 K :ΔGf(T)0 {\ displaystyle \ Delta G_ {f (T)} ^ {0} ~}ΔrG2980 {\ displaystyle \ Delta _ {r} G_ {298} ^ {0} ~}
ΔrG2980=∑ioνioΔGf,io(298)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} G_ {298} ^ {0} = \ sum _ {i} \ nu _ {i} \ Delta G_ {f, i (298)} ^ {0} ~}Ciò consente l'accesso alla costante di equilibrio, (vedi
Equilibrio chimico ).
K(298) {\ displaystyle K _ {(298)} ~}- D'altra parte l'entropia di un corpo puro può essere calcolata in modo assoluto (vedi Entropia di un corpo puro ), quindi non è necessario definire un'entropia standard di formazione. Entropie molari standard a 298 K: sono direttamente tabulate. Consentono il calcolo dell'entropia di reazione standard a 298 K :S(298)0 {\ displaystyle S _ {(298)} ^ {0} ~}ΔrS2980 {\ displaystyle \ Delta _ {r} S_ {298} ^ {0} ~}
ΔrS2980=∑ioνio.Sio(298)0 {\ displaystyle \ Delta _ {r} S_ {298} ^ {0} = \ sum _ {i} \ nu _ {i} .S_ {i (298)} ^ {0} ~}Vedi anche
Note e riferimenti
-
Tabelle termodinamiche, Joint Army-Navy-NASA-Air Force (JANNAF), Interagency Propulsion Committee.
-
Ribaud e Manson, Ministry of Air, 1961.
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">