Výpočet Reakční Entalpie (ze Spalných Tepel)

Vítejte u pokračování! Minule jsme počítali reakční entalpii ze slučovacích entalpií. Dnes si ukážeme druhou, stejně důležitou metodu: výpočet pomocí spalných entalpií (ΔH°sp). Pozor, je tu jeden malý, ale zásadní "chyták" ve vzorci!

Princip Metody

Spalná entalpie je teplo, které se uvolní při dokonalém spálení 1 molu látky na konečné, nejstabilnější oxidy (typicky CO2(g), H2O(l), SO2(g) atd.).

Představte si, že energie uložená v látkách je jejich "palivový potenciál". Reakce je pak přechod z jedné sady paliv (reaktanty) na druhou (produkty). Reakční teplo je rozdíl v těchto "palivových potenciálech". Proto je vzorec oproti slučovacím entalpiím obrácený:

ΔH°r = Σ ΔH°sp(reaktanty) - Σ ΔH°sp(produkty)

Kde:
Σ (sigma) znamená "součet".
ΔH°sp je standardní spalná entalpie látky [kJ/mol].
Opět musíme brát v úvahu stechiometrické koeficienty!

Příklad 1: Hydrogenace ethenu na ethan

Vypočítejte standardní reakční entalpii pro adici vodíku na ethen, při které vzniká ethan.

Krok 1: Sestavení a vyčíslení chemické rovnice

Rovnice je již vyčíslena, 1 mol ethenu reaguje s 1 molem vodíku.

C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g)
Krok 2: Nalezení hodnot spalných entalpií

Tyto hodnoty najdeme v tabulkách. Všimněte si, že spalné entalpie jsou téměř vždy záporné, protože hoření je exotermický děj.

  • ΔH°sp(C2H4, g) = -1411 kJ/mol
  • ΔH°sp(H2, g) = -286 kJ/mol
  • ΔH°sp(C2H6, g) = -1560 kJ/mol
Krok 3: Aplikace vzorce (Reaktanty - Produkty)

Sečteme entalpie reaktantů a odečteme od nich součet entalpií produktů.

Σ ΔH°sp(reaktanty) = [1 × ΔH°sp(C2H4)] + [1 × ΔH°sp(H2)]

Σ ΔH°sp(reaktanty) = [1 × (-1411)] + [1 × (-286)] = -1697 kJ


Σ ΔH°sp(produkty) = [1 × ΔH°sp(C2H6)]

Σ ΔH°sp(produkty) = 1 × (-1560) = -1560 kJ


ΔH°r = (-1697) - (-1560) = -1697 + 1560

ΔH°r = -137 kJ/mol

Výsledek je záporný, jedná se tedy o exotermickou reakci. Při hydrogenaci 1 molu ethenu se uvolní 137 kJ tepla.

Příklad 2: Vznik kapalného ethanolu z ethenu a vodní páry

Vypočítejte standardní reakční entalpii pro hydrataci ethenu.

Krok 1: Sestavení a vyčíslení chemické rovnice
C2H4(g) + H2O(g) → C2H5OH(l)
Krok 2: Nalezení hodnot spalných entalpií
  • ΔH°sp(C2H4, g) = -1411 kJ/mol
  • ΔH°sp(H2O, g) = 0 kJ/mol (Voda je konečný produkt spalování, nelze ji dále spálit!)
  • ΔH°sp(C2H5OH, l) = -1367 kJ/mol
Krok 3: Aplikace vzorce (Reaktanty - Produkty)

Σ ΔH°sp(reaktanty) = [1 × ΔH°sp(C2H4)] + [1 × ΔH°sp(H2O)]

Σ ΔH°sp(reaktanty) = [1 × (-1411)] + [1 × 0] = -1411 kJ


Σ ΔH°sp(produkty) = [1 × ΔH°sp(C2H5OH)] = -1367 kJ


ΔH°r = (-1411) - (-1367) = -1411 + 1367

ΔH°r = -44 kJ/mol

Reakce je mírně exotermická, uvolní se 44 kJ tepla na 1 mol vzniklého ethanolu.

Klíčové body k zapamatování