Magnus Ehingers undervisning

— Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete med mera.

Mer om entalpi. Hess' lag (Gy2011)

Videogenomgång (flippat klassrum)

Mer om entalpi. Hess' lagBildningsentalpi, \(\Delta H_\text{f}\)

Bildningsentalpi = förändringen i entalpi vid bildning av en förening ur grundämnena.

  • Tecknas \(\Delta H_\text{f}\)
  • Vid standardtemperatur och -tryck (298 K; 101,3 kPa) tecknas bildningsentalpin \(\Delta H^0_{\text{f}}\).

Exempel: Bildningsentalpin för koldioxid, CO2

Vid förbränning av rent kol till koldioxid frigörs 394 kJ/mol CO2.

Reaktionsformel:

  • C(s) + O2(g) → CO2(g) + 394kJ

Vid standardtemperatur och -tryck är kol i fast form, C(s), syre i gasform, O2(g) och koldioxid i gasform, CO2(g). Bildningsentalpi:

  • \(\Delta H^0_{\text{f, CO}_2} = -394\text{kJ/mol}\)

Hess' lag

Förändringen av entalpi är oberoende av vilken reaktionsväg man tar – på samma sätt som förändringen av lägesenergi när man bestiger ett berg är oberoende av vilken väg man tar upp till toppen.

Det spelar ingen roll vilken väg du tar uppför berget – när du når toppen via den orangea vägen har du samma lägesenergi som om du hade tagit den blåa vägen.Det spelar ingen roll vilken väg du tar uppför berget – när du når toppen via den orangea vägen har du samma lägesenergi som om du hade tagit den blåa vägen.

Exempel: Förbränning av kol i två steg

Steg 1. Vid förbränning av kol i syrefattiga förhållanden bildas kolmonoxid. Då frigörs 111 kJ/mol CO:

  • C(s) + ½O2(g) → CO(g) + 111kJ

Bildningsentalpin för CO: \(\Delta H^0_{\text{f, CO}} = -111\text{kJ/mol}\)

Steg 2. Vid förbränning av kolmonoxid bildas koldioxid. Då frigörs 283 kJ/mol CO2:

  • CO(g) + ½O2(g) → CO2(g) + 283kJ

Förändringen i entalpi: ΔH = –283kJ/mol

Vi vet att bildningsentalpin för koldioxid är \(\Delta H^0_{\text{f, CO}_2} = -394\text{kJ/mol}\). Om Hess' lag gäller, måste summan av \(\Delta H\)-värdena i steg 1 och 2 vara lika stor som bildningsentalpin för koldioxid.

Delreaktion 1: C(s) + ½O2(g) → CO(g)

\(\Delta H = –111kJ\)
Delreaktion 2: CO(g) + ½O2(g) → CO2(g)

\(\Delta H = –283kJ\)
Totalreaktion: C(s) + ½O2(g) + CO(g) + ½O2(g) → CO(g) + CO2(g)  
  Eftersom kolmonoxiden från delreaktion 1 går åt i delreaktion 2 kan vi förenkla nettoreaktionen till följande och summera \(\Delta H\)-värdena:  
Nettoreaktion: C(s) + O2(g) → CO2(g) \(\Delta H^0_{\text{f, CO}_2} = -394\text{kJ}\)

När koldioxid bildas ur kol och syrgas frigörs alltså alltid 394 kJ/mol CO2, oavsett om reaktionen är direkt …

  • C(s) + O2(g) → CO2(g)

… eller om den sker i två steg:

  1. C(s) + ½O2(g) → CO(g)
  2. CO(g) + ½O2(g) → CO2(g)

När koldioxid bildas ur kol och syrgas frigörs alltid 394 kJ/mol CO2, oavsett vilken väg reaktionen tar.När koldioxid bildas ur kol och syrgas frigörs alltid 394 kJ/mol CO2, oavsett vilken väg reaktionen tar.