PAZ

Presio konstantean gertatzen direneko erreakzio kimikoetan askatu edo zurgatzen den bero-kantitatea , ERREAKZIOAREN ENTALPIA ALDAKETA-ren (DH ) berdina da.

Qp = H – H0 = ΔH (egoera funtzioa)

DH (+) : Endotermikoa H Produktuak>H erreaktiboak

DH (-) : Exotermikoa H Produktuak‹ H erreaktiboak

Erreakzio kimiko batean: ERREAKTIBOAK → PRODUKTOAK

•Erreakzio exotermikoak: produktuen energia erreaktiboena baino txikiagoa da, hau da, energia askatu egiten da.

•Erreakzio endotermikoak: produktuen energia erreaktiboena baino handiagoa da ,hau da, energia zurgatu egiten da.

•Erreakzio kimikoetan askatzen edo zurgatzen den

beroari erreakzio-beroa deitzen zaio.

2.-LEHENENGO PRINTZIPIOA ERREAKZIO KIMIKOETAN APLIKATUTA

•Ekuazio termokimikoa :erreaktibo eta produktuak adierazteaz aparte , haien egoera fisikoak eta trukatutako beroa ere adierazten da. Adibidez:

C(s) + O2(g) --------> CO2(g) + 387,5 kj •Erreakzio honetan beroa askatu egiten da (exotermikoa).ΔH= -387,5kJ

N2(g) + O2(g) + 158,6 kj ------> 2 NO(g)

•Erreakzio honetan beroa zurgatu egiten da (endotermikoa) ΔH=+158,6kJ

2.-LEHENENGO PRINTZIPIOA ERREAKZIO KIMIKOETAN APLIKATUTA

ERREAKZIOAK PRESIO KONSTANTEAN-DIAGRAMAK

ΔH=Qp

ERREAKZIO ENDOTERMIKOA ΔH > 0

ERREAKZIO EXOTERMIKOA ΔH < 0

http://www.educaplus.org/game/variacion-de-la-entalpia

H Produktuak>H erreaktiboak

H Produktuak‹ H erreaktiboak

ΔH= HPRODUKTUAK –H ERREAKTIBOAK

ERREAKZIO KIMIKOAK GERTATZEN DIRA P=kta-n (atmosferikoa) BERAZ ,

Qp = Hproduktuak – Hereaktiboak = ΔH (kj)

ENTALPIA ALDAKETA EXPERIMENTALKI NEUR DAITEKE BAINA PRESIO ETA TENPERATURAREN MENPE DAGOENEZ PRESIOA ETA TENPERATURAREN BALIOAK FINKATZEN DIRA.

P= 1 atm (presio atmosferikoa) eta T= 25ºC= 298K baldintza hauei BALDINTZA- ESTANDARRAK deitzen zaie . Entalpia aldaketaren magnitudean ikur hau (º) jartzen da →ΔHº (kj), horrela adierazita geratzen da erabilitako baldintzak

BALDINTZA ESTANDARRAK (P= 1 atm.- T= 25ºC ) direla.

ERREAKZIO BATEN ENTALPIA ESTANDARRA

ERREAKZIO BATEN ENTALPIA ESTANDARRA

ΔHº PROPIETATE ESTENTSIBOA DENEZ ERREAKZIOAREN KOEFIZIENTE ESTEKIOMETRIKOEN MENPE ETA ERREAKZIOAREN NORANTZAREN MENPE EGONGO DA. ADIBIDEZ:

2H2(g) +O2 (g) 2H2O (l) ΔHº=-571,6 Kj 2mol ur osatzeko askatu den beroa

H2(g) + ½ O2 (g) 1H2O (l) ΔHº=-571,6/2 Kj=-285,8Kj 1mol ur osatzeko askatzen den beroa

2H2O (l) 2H2(g) +O2 (g) ΔHº=-(-571,6 Kj)=+571,6 Kj

Erreakzioaren NORANTZA ALDERANTZIZKOA denez hori ere beroan islatzen da.

ENTALPIA MOTAK 1.-FORMAZIO EDO ERAKETA-ENTALPIA. 2.- ERREKUNTZA ENTALPIA

1.- FORMAZIO ENTALPIA ESTANDARRA

Substantzia baten formazio(eraketa)-entalpia estandarra, ΔHf° : 1 mol eratzean, elementu osatzaileetatik abiatuta, bai erreaktiboak , bai produktuak beren egoera estandarrean.

H2 (g) + 1/2 O2 (g) → H2O(l) ΔHf°=-285,8 kJ/mol

Elementuen formazio-entalpia estandarra zero da : Adibidea : O2(g) ----------> O2(g) DHº = 0

Beraz : DHfº = 0

1 1/2

2H2(g) +O2 (g) 2H2O (l) ΔHº=-571,6 Kj

CO (g)+ 2H2(g) CH3OH (l) ΔHº=-128 Kj

2C(s) +2H2(g) C2H4 ΔHº=-128 Kj

Hurrengo erreakzioen beroek eraketa-entalpiak adierazten dute?

2.- ERREKUNTZA ERREAKZIOAK

(L)

ERREKUNTZA-BERO ESTANDARRA (DHc0 ) Errekuntza-bero estandarra : 1 atm eta 25ºC-tan, sustantziaren mol bat erretzean (oxigeno bitartez) askatzen den beroa edo gertatzen den entalpia aldaketa.

Adibidea : 1CH4(g) + 2 O2(g) --> CO2(g) + 2H2O(l) DHº = -889,7 kJ

Beraz, aurrekoa metanoaren errekuntza denez :

DHc0 = -889,7 kJ/mol beti exotermikoak (negatiboak)

ERREKUNTZA ENTALPIA ESTANDARRA

Substantzia baten 1 mol erretzen denean baldintza estandarretan, gertatzen den entalpia aldaketari, errekuntza-entalpia estandarra deitzen zaio. Tabulatuta daude

ERREAKZIO BATEN ENTALPIA ALDAKETEN KALKULOA

HESS-en LEGEA(datuak EZ DIRENEAN eraketa-entalpiak). Erreakzio kimikoa, beste batzuen batura algebraiko bezala, adieraz daitekeenean; haren erreakzio beroa edo entalpia erreakzio partzialen erreakzio-beroen edo entalpien batura algebraikoa izango da. OHARRA: entalpiak mol kopuruaren menpekoak dira (estekiometria) eta ondorioz, erreakzio bakoitzarentzat definituta daude. Beraz, aldaketaren bat egiten badugu

erreakzio batean aldaketa berbera ΔH-n egin behar dugu.

1.-ERREAKZIO BATEN ENTALPIA ALDAKETAREN KALKULOA (1) DATUAK EZ DIERENEAN FORMAZIO-ENTALPIAK

HESS-EN LEGEA

Adibidea:

(a) C (grafito) + O2 (g) CO2 (g) DH0a = -393,5 kJ

(b) H2 (g) + ½ O2 (g) H2 O(l) DH0b = -285,8 kJ

(c) 2 C2 H2 (g) + 5 O2 (g) 4 CO2 + 2 H2 O(l) DH0c = -2598,8 kJ

2(a) : 2C (grafito) + 2 O2 (g) 2 CO2 (g)

(b) : H2 (g) + ½ O2 (g) H2 O(l)

-1/2(c) : 2 CO2 + H2 O (l) C2 H2 (g) + 5/2 O2 (g)

(d) 2C (grafito) + H2 (g) C2 H2 (g) DH0r= ?

(d) 2C (grafito) + H2 (g) C2 H2 (g) DH0r= ?

DH0r= 2 DH0

a+ DH0b – ½ DH0 c

(d) = 2 (a) + (b) – ½ (c)

(2) ERREAKZIO-ENTALPIA ESTANDARRAREN KALKULUA DATUAK substantzien FORMAZIO-

ENTALPIA ESTANDARRAK DIRENEAN

Hessen-legearen ondorioz, demostra dezakegu erreakzioaren entalpia aldaketaren kalkuloa, hurrengo formularen bitartez egin dezakegula, emandako datuak substantzien formazio-entalpiak direnean.

ΔHº erreakzioa = ∑ n · ΔHf º (produktuak) - ∑ m · ΔHf

º(erreaktiboak)

DH0 : erreakzio-entalpia baldintza estandarretan ( 1 atm eta 25ºC). DHf

0: formazio-entalpiak estandarrak. •n : produktuen mol-kopurua. •m : erreaktibo mol-kopurua.

Adibidea : Kalkulatu ondorengo prozesuaren erreakzio-beroa edo entalpia : CH4(g) + 4 CuO(s) ----------> CO2(g) + 2 H2O(l) + 4 Cu(s) Datuak : DHf

0(CH4)=-74,9 kJ/mol DHf0(CuO)=-155 KJ/mol

DHf0(CO2)=-393,13 kJ/mol

DHf0(H2O)=285,8 kJ/mol DHf

0(Cu) = 0

DH0 = [ -393,13+ (285,8 . 2 ) + 4 . 0 ] - [ -74,9 + (-155 . 4)]= = 873,37kJ

DH0 =873,37 kJ Erreakzioa, beraz, endotermikoa izango da.

1. Y ardatza eta X ardatza irudikatuko

ditugu.

2. Y ardatzean entalpia, H(kJ), adierazten

da.

X ardatzean erreakzioaren noranzkoa

(bidea) adierazten da.

1. Hiru marra horizontal irudikatu behar

dira:

Elementuen entalpia: Δ𝐻𝑓° [O2(g)] = 0

Erreaktiboen entalpia: He= ∑Δ𝐻𝑓°

Produktuen entalpia: Hp= ∑Δ𝐻𝑓°

Ekuazio kimikoa idatziko dugu:C4H10 (g) + 132 O2 (g) → 4 CO2(g) + 5 H2O (l) Eraketa-entalpiak tabulaturik daude eta diagrama egiteko erreaktibo eta produktuen eraketa-entalpiak ezagutu behar dira.

ENTALPIA – DIAGRAMAK EGITEKO PROZEDURA

1. Elementuak dira bai erreaktiboak bai produktuak eratu dituztenak.

Kasu horretan: C(s), H2(g) eta O2(g) dira.

2. Erreaktiboen entalpia: Δ𝐻𝑓°

He= Δ𝐻𝑓° 𝑒𝑟𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑖𝑏𝑜𝑎𝑘 = Δ𝐻𝑓

° [C4H10 (g)] + 13

2 Δ𝐻𝑓

° [O2 (g)] = -124,7 + 0 =

= -124,7 kJ/mol

3. Produktuen entalpia: Δ𝐻𝑓°

Hp = Δ𝐻𝑓° 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑡𝑢𝑎𝑘 = 4 · Δ𝐻𝑓

° [CO2(g)] + 5 · Δ𝐻𝑓° [H2O (l)] =

= 4 · (-393,5) + 5 · (-285,5) = - 3001,5 kJ/mol

Q BEROA EDO ENERGIA TERMIKOA DA tenperatura diferentziaren kausaz bi gorputzen artean transferitutako energia da . Unitatea (J). Gure kasuan, Q , urak bere tenperatura T0-tik T-ra pasatzeko behar duen beroa da.

Q=m.Ce.ΔT= m.Ce.(T-T0) •Q :J

•m: masa (Kg) •ΔT: K

•Ce: bero espezifikoa (J/Kg.K)

Ce: bero espezifikoa= sustantziaren Kg baten temperatura 1K igotzeko behar den bero kantitatea

Adibidez: uraren Ce = 4180 J/Kg.K= 4,18 KJ/Kg.K.

LEHENENGO PRINTZIPIOA ERREAKZIO KIMIKOETAN APLIKATUTA: (Energia kontserbazioa)

Erreakzio exotermiko baten askatutako beroa erabil daiteke: A) URA BEROTZEKO B) ERREAKZIO ENDOTERMIKO BAT GERTATZEKO.

A) URA BEROTZEKO

a) Idatzi etanolaren erreketa-erreakzioa , eta kalkulatu dagokion

entalpia, baldintza estandarretan. Etanolaren, karbono dioxidoaren

eta uraren formazio-entalpia estandarrak (ΔH°f), hurrenez hurren, -

278, -394 eta -286 kJ/mol dira.

b) Kalkulatu zein den erre beharko den etanol-kantitatea, 200 g ur

8°C-tik 98°C-ra berotzeko, suposatuz sortutako beroaren %50a baino

ez dela aprobetxatzen. Uraren bero espezifikoa: 1cal/g·°C edo 4180

J/kg·K

Masa atomikoak: H=1, C=12, O=16

Cura = 4180 J·Kg-1· K-1

ADIBIDEZ

a) Etanolaren errekuntza-entalpia substantzien formazio entalpien

bidez:

Etanolaren errekuntzaren ekuazio termokimikoa idatziko dugu:

C2H6O(g) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(l) DH° =?

Errekuntza-entalpia eraketa-entalpiekin erlazionatzen duen ekuazioa

planteatuko dugu:

ΔH°erreakzioa = ∑n · ΔHºf (produktuak) - ∑m · ΔHºf (erreaktiboak)

ΔH°erreakzioa = 2 ·ΔH°f [CO2(g) ] + 3 · ΔH°f [H2O(l) ] - 3 · ΔH°f [ O2 (g)]

- ΔH°f[𝐶2𝐻6𝑂 𝑔 ]

ΔH°=2 mol·(-394 kJ/mol) +3 mol·(-286 kJ/mol)- 0 - 1 mol·(-278

kJ/mol)= -1368 kJ/mol

b) Erre beharko den etanol-kantitatea:

200 g ur 8°C-tik 98°C-ra berotzeko beharrezkoa den beroa:

Q= m ·Ce ·ΔT= 0,2 kg · 4180 J·Kg-1· K-1· (98-8) K = 75.240 J

Etanolaren errekuntzan sortutako beroaren %50 soilik aprobetxatzen

bada, behar dugun 75.240 J izateko, errekuntzaren bidez lortu

beharko genuke:

Qetanola = -75.240 · 100

50 = - 150.480 J

metanola = -150.480 J· 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻6𝑂

−1368000 𝐽 ·

46 𝑔 𝐶2𝐻6𝑂

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻6𝑂 =

5,06 g C2H6O

erreakzioa

•Q neurtzeko KALORIMETROA ERABILTZEN DA:

Erreakzioan askatzen den beroak uraren tenperatura igotzen du, eta aldaketa hori termometroan islatzen da. Kontuan hartu behar da kalorimetroa ez dela guztiz sistema itxi bat ; bere ezaugarriengatik (materiala, forma…..)bero kantitate bat galdu egiten du. Horregatik definitzen da kalorimetroaren ur-baliokidea:ur masa bat da. Ad. 0,5kg ba da ,esan nahi

du galdu den beroa 0,5kg ur berotzeko adinakoa izan dela.

Adibidez: Ponpa kalorimetriko batean 1,44g naftaleno(C10H8) bolumen konstantean ,erretzen dira, eta kalorimetroak dituen 2000g uraren tenperatura 20,2ºC-tik 25,8ºC-ra igotzen da. Naftalenoaren errekuntza beroa bolumen konstantean kalkulatu (kalorimetroaren ur-baliokidea,430g).

•ΔT=25,8-20,2=5,6ºk

•mura=2000+430=2430g=2,43kg •Ceura=4,18 KJ/Kg.ºK.

•M(C10H8)=128g/mol

Q=m.Ce.ΔT= 2,43 x 4,18 x 5,6 =56,88kj erretzean 1,44g naftaleno Beraz mol bat erretzeko: Q= 56,88kj/1,44 g x 128g/mol=5056kj/mol

b) ERREAKZIO EXOTERMIKO BATEN ASKATUTAKO BEROA ERREAKZIO ENDOTERMIKO BAT GERTATZEKO ERABILTZEN DENEAN.

Karea (CaO-a) lortzeko labean propanoa erabiltzen dute erregai

moduan.

a) Idatz ezazu propanoaren errekuntza-erreakzioa eta kalkulatu

errekuntza-beroa.

b) Labean honako erreakzio hau gertatzen da:

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g);

ΔH = 179 kJ Prozesuaren ( errekuntzaren ) etekina %40koa bada,

kalkulatu 100 kg kaltzio karbonato deskonposatzeko erre behar izango

den propano kantitatea.

Datuak: Masa atomikoak: H = 1 C = 12 0 = 16 Ca = 40

Formazio entalpiak ΔHfº: CO2 = -393,8 kJ/mol H2O = -

285,8 kJ/mol

Propanoa = -103,6 KJ/mol

ADIBIDEZ

a) Propanoaren errekuntza-ekuazioa : C3H8 (s) + 5 O2 (g) → 4 H2O (l) + 3 CO2 (g) ; DH° =?

Errekuntza-entalpia eraketa-entalpiekin erlazionatzen duen ekuazioa planteatuko dugu:

ΔH°erreakzioa = ∑n · ΔHºf (produktuak) - ∑m · ΔHºf (erreaktiboak)

ΔH°erreakzioa = 3 ·ΔH°f [CO2(g) ] + 4· ΔH°f [H2O(l) ] - 5 · ΔH°f [ O2 (g)] - ΔH°f[𝐶3𝐻8(𝑔)]

ΔH°=3 mol·(-393,8 kJ/mol) +4 mol·(-285,8 kJ/mol) - 0 - 1 mol·(-103,6 kJ/mol)= - 2221 kJ/mol

1 mol propano erretzeak 2221 kJ sakatzen du errekuntza-entalpia

b)

a) Propanok emandako energia erabiliko da labe batean honako ekuazio hau abiarazteko:

CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g) ; ΔH = 179 kJ

Estekiometria erabiliz, 100 kg CaCO3 deskonposatzeko behar dugun energia kalkulatuko dugu:

M (CaCO3) = 100 g /mol

Q= 100000 g 𝐶𝑎𝐶𝑂3 · 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3100 𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3

· 179 𝑘𝐽

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝑎𝐶𝑂3 = 1,79 · 105 kJ

Energia hori propanoaren errekuntzaren bidez lortu egin behar dugu. Zenbat propano masa erabili

behar dugu, errekuntzaren etekina %40 bada?

Errekuntzaren etekina

mpropanoa = 1,79 · 105 kJ · 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶3𝐻8

2221 𝑘𝐽 ·

44 𝑔 𝐶3𝐻8

1 𝑚𝑜𝑙 𝐶3𝐻8 ·

100

40 = 8865,4 g C3H8

errekuntza-ekuazioak adierazten duena

LOTURA ENERGIA/ENTALPIA

Lotura-entalpia edo energia presio konstate izanik, lotura mol bat apurtzeko behar den bero kantitatea, gas egoeran.

Lotura-entalpia positiboa da beti. Lotura entalpiak ezagutuz atera daiteke erreakzio-entalpia :

Produktuen loturak (eratutakoak) erreaktiboenak(apurtutakoak) baino sendoagoak badira DH <0 izango da eta ondorioz erreakzio exotermikoa. Kontrakoa gertatuko balitz endotermikoa litzateke. Adibidea : Kalkulatu ondorengo erreakzioaren entalpia, H2(g) + Cl2(g) ------------> 2 HCl(g) S DH apurtutako loturak = DH(H-H) + DH (Cl -Cl) = 436 + 240 = 676 kJ

S DH eratutako loturak = 2 . DH (H-Cl) = 2 . 430 = 860 kJ

DH = SDH apurtutako loturak - SDH eratutako loturak = 676 - 860 = -184 kJ

Erreaktibo eta emaitzen formazio-entalpiak erabiliz ere atera daiteke, kasu honetan, erreakzio-entalpia:

DHº =DHf0(produktuak) - DHf

0 (erreaktiboak) = 2.(-92,2)-(0+0) = -184,4 kJ

Askotan ez ditugu DHf

0 -k ezagutuko eta derrigorrez lotura-energiak erabili beharko ditugu.