Calcolatore dell'entalpia di reazione

Risultati

Come usare il calcolatore dell'entalpia di reazione

1. 1. Scrivi l'equazione bilanciata con gli stati. Per esempio CH4(g) + 2 O2(g) -> CO2(g) + 2 H2O(l). Metti spazi intorno a +, usa (g), (l), (s) o (aq), e scrivi gli ioni come Na+ o SO4^2-. Puoi anche premere «+ reagente» o «+ prodotto» nella tabella invece di digitare.
2. 2. Correggi ciò che viene segnalato. Una specie che non è nella tabella viene indicata, e una specie che esiste in più stati, come l'acqua, chiede lo stato. Se ne conosci il ΔfH°, aggiungilo tu con @, come in C8H18(l)@-250.1.
3. 3. Leggi ΔH°rxn. Ottieni entrambe le somme, il contributo di ogni specie e il procedimento. Lo strumento avvisa se l'equazione non è bilanciata, perché il risultato dipende dai coefficienti che hai digitato.
4. 4. Chiedi una quantità reale. Scegli una specie e una quantità in mol o grammi per ottenere il calore rilasciato o assorbito. Passa alla modalità legge di Hess per sommare reazioni note.

La formula

ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(prodotti) − Σ m·ΔH°f(reagenti)

ΔH°f = 0 per un elemento nel suo stato standard

ΔH(netto) = Σ (moltiplicatore × ±ΔH di ogni passaggio)

L'entalpia standard di formazione ΔH°f è la variazione di entalpia quando si forma una mole di composto a partire dai suoi elementi, ciascuno nella forma più stabile a 1 bar e, in queste tabelle, a 298,15 K. Poiché gli elementi stessi non richiedono alcuna variazione per formarsi, il loro ΔH°f è zero: O₂(g), H₂(g), Br₂(l), grafite e così via. Il coefficiente n moltiplica ogni valore, quindi la risposta è la variazione di entalpia per mole di reazione come scritta; raddoppia ogni coefficiente e ΔH°rxn raddoppia.

Esempio svolto: combustione del metano

Per CH₄(g) + 2 O₂(g) → CO₂(g) + 2 H₂O(l), con valori ΔH°f di −74,6 per CH₄(g), −393,5 per CO₂(g) e −285,8 kJ/mol per H₂O(l):

• Prodotti: 1 × (−393,5) + 2 × (−285,8) = −965,1 kJ
• Reagenti: 1 × (−74,6) + 2 × 0 = −74,6 kJ
• ΔH°rxn = −965,1 − (−74,6) = −890,5 kJ per mole di CH₄ bruciato

Il segno indica che la reazione è esotermica. Cambia H₂O(l) in H₂O(g), a −241,8 kJ/mol, e la risposta diventa −802,5 kJ: la differenza di 88,0 kJ è il calore della condensazione di due moli di vapore acqueo a 44,0 kJ ciascuna. Per questo i simboli di stato non sono decorazione — eliminali, e lo strumento ti chiederà quello che intendi quando una formula ha più di una voce.

Per una quantità reale, scegli CH₄(g) in «Esprimi il calore per» e inserisci 10 g. La massa molare è 16,043 g/mol, quindi 10 g corrispondono a 0,6233 mol e il calore rilasciato è 0,6233 × 890,5 = 555,1 kJ. Un secondo esempio: il glucosio, C₆H₁₂O₆(s) + 6 O₂(g) → 6 CO₂(g) + 6 H₂O(l), dà ΔH°rxn = 6(−393,5) + 6(−285,8) − (−1273,3) = −2802,5 kJ, cioè circa 155,6 kJ rilasciati ogni 10 g.

Legge di Hess: combinare reazioni note

L'entalpia è una funzione di stato, quindi la variazione di entalpia di una reazione è la stessa comunque si arrivi, e il ΔH di una reazione obiettivo è la somma dei ΔH dei passaggi che sommati danno quella reazione. Tre regole coprono ogni caso: inverti una reazione e cambia il segno del suo ΔH; moltiplica una reazione e moltiplica il suo ΔH per lo stesso numero; somma i risultati, eliminando le specie che compaiono su entrambi i lati.

Per trovare ΔH per C(s) + ½O₂(g) → CO(g), che non si può misurare in modo pulito perché si forma sempre un po' di CO₂, combina C(s) + O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −393,5 kJ, con l'inversa di CO(g) + ½O₂(g) → CO₂(g), ΔH = −283,0 kJ. Invertire trasforma −283,0 in +283,0, e la somma è −393,5 + 283,0 = −110,5 kJ, che corrisponde al ΔH°f tabulato del CO. Nella modalità legge di Hess, inserisci il ΔH di ogni passaggio, seleziona «Inverti» sul secondo, e lo strumento fa i calcoli. Somma i numeri che gli dai; verificare che i passaggi sommino davvero all'equazione obiettivo spetta a te.

Domande frequenti

Qual è la formula dell'entalpia di reazione dalle entalpie di formazione?

ΔH°rxn = Σ n·ΔH°f(prodotti) − Σ m·ΔH°f(reagenti), dove n e m sono i coefficienti dell'equazione bilanciata. Moltiplica ogni ΔH°f per il suo coefficiente, somma separatamente il lato dei prodotti e quello dei reagenti, e sottrai i reagenti dai prodotti.

Perché l'entalpia di formazione di un elemento è zero?

La formazione è definita come la produzione di un composto dai suoi elementi nei loro stati standard, quindi un elemento nel suo stato standard non richiede alcuna variazione per formarsi. O₂(g), H₂(g), Br₂(l) e la grafite sono zero. Lo stesso elemento in un'altra forma non lo è: il diamante è +1,9 kJ/mol e l'ozono O₃(g) è +142,7 kJ/mol.

Devo moltiplicare ΔHf per i coefficienti?

Sì. Ogni ΔH°f in tabella è per una mole, quindi un coefficiente 2 significa il doppio del valore. Il ΔH°rxn finale è quindi per mole di reazione come scritta, e dimezzando ogni coefficiente la risposta si dimezza.

Che cosa significa un ΔH negativo?

Un ΔH negativo significa che la reazione cede calore all'ambiente a pressione costante; è esotermica. Un ΔH positivo significa che assorbe calore; è endotermica. Il segno non dice nulla sulla velocità e, da solo, non decide la spontaneità, per la quale serve ΔG.

Perché lo stato dell'acqua cambia il risultato?

L'acqua liquida e quella gassosa hanno entalpie di formazione diverse, −285,8 e −241,8 kJ/mol. Formare H₂O(l) libera i 44,0 kJ/mol in più che dà la condensazione, quindi la stessa combustione è più esotermica quando l'acqua finisce allo stato liquido.

Perché la mia risposta differisce leggermente da quella del libro di testo?

I manuali tabulano valori leggermente diversi, e alcuni arrotondano al decimo o all'unità di kJ/mol. Verifica quale tabella usa il tuo corso e, se il voto dipende da questo, inserisci i valori del tuo libro usando @ per ogni specie.