標準生成エネルギー変化は、1 モルの物質が同じ条件で純粋な元素から標準状態で生成されるときのエンタルピーの変化として知られています。標準生成エンタルピーとも呼ばれ、生成物および反応の標準生成エンタルピー変化と同じです。標準生成エネルギー変化は、生成物の標準エンタルピーの合計と反応物の標準エンタルピーの合計に等しくなります。
形成の標準的なエネルギー変化は?
標準生成エネルギー変化または標準生成エンタルピーは、化合物のモルが純粋な状態から最も標準的な状態で形成されるときのエネルギーの変化です。標準生成エネルギー変化はΔHf°で表されます。
どこで、
Δはエンタルピーの変化です
°は変化の度合いです
f は元素の形成を表します。
フォーメーション式の標準的なエネルギー変化は
ΔHf°=ΔH° (生成物) – ΔH° (反応物)
この式は、生成の標準エネルギー変化が、生成物の生成のエンタルピーの合計から、反応物の生成の標準エンタルピーを差し引いたものに等しいことを示しています。
標準生成エンタルピーは、1 bar の圧力下で安定した状態にある元素ではゼロです。これに対する 1 つの例外はリンです。残りのすべての要素は、安定状態にあり、形成に関与する変化がないため、形成エンタルピーはゼロです。
結合生成エンタルピー
結合生成エンタルピーは、分子内の原子間の結合におけるエネルギー量を表します。気相中に発生する結合のホモリティックまたは対称開裂のために追加されるのは、そのエネルギーです。
結合の切断は吸熱プロセスであることを確認することが重要です (結合を切断するにはエネルギーが必要なため)。そして、結合の切断に関連するエネルギー変化は常に正です。
一方、化学結合の形成は常に発熱プロセスです。このような場合、エンタルピーの変化は常に負になります。
標準燃焼エンタルピー
標準燃焼エンタルピーは、1 モルの化合物が酸素中で完全に燃焼し、すべての反応物と生成物が標準状態で標準状態にあるときに発生するエネルギー変化として定義されます。
水素と炭素 (石炭や木炭など) や炭化水素 (水素と炭素のみを含む化合物) など、容易に入手できる燃焼エンタルピーの高い多くの物質 (メタン、プロパン、ガソリンの重要な成分など) が燃料として使用されます。 .
標準生成エネルギーの解例
質問1
次の反応の ΔHf を計算します:
8 Al(s) + 3 Fe3O4(s) → 4 Al2O3(s) + 9 Fe(s)
解決策:
反応の標準生成エネルギー変化 ΔHf は、反応化合物の生成熱の合計から生成化合物の生成熱の合計を差し引いたものに等しくなります。
ΔHf =Σ ΔHf 製品 – Σ ΔHf 反応物
与えられた式に値を代入します。
ΔH =4 ΔHf Al2O3(s) – 3 ΔHf Fe3O4(s)
形成の標準的なエネルギー変化の値は、表に記載されています。式に値を代入すると、次のようになります。
ΔH =4(-1669.8 kJ) – 3(-1120.9 kJ)
ΔH =-3316.5 kJ
質問 2
与えられた方程式の ΔHf を決定
HBr(g) → H+(aq) + Br-(aq)
解決策:
標準生成熱は、生成エンタルピーの式に値を代入することによって計算できます。
ΔHf =Σ ΔHf 製品 – Σ ΔHf 反応物
H+ の標準生成熱は 0 であることがわかっているので、式は次のようになります
ΔHf =ΔHf Br–(aq) – ΔHf HBr(g)
イオンの生成テーブルの標準的なエネルギー変化を調べることで、値を置き換えることができます。値を代入すると、式は次のようになります:
ΔH =-120.9 kJ – (-36.2 kJ)
ΔH =-120.9 kJ + 36.2 kJ
ΔH =-84.7 kJ
質問 3
H2 の標準生成エンタルピーとその理由を定義してください。
解決策:
自然な形の純粋な金属の標準生成エンタルピーは 0 J です。ただし、これは恣意的で相対的なものです。結合の形成は発熱プロセスであり、個々の H 原子から H2 が形成されるときにある程度の熱が失われることは間違いないため、物質の形成のエンタルピーはゼロになることはありません。
結論
標準生成エネルギー変化は、標準段階の元素から 1 モルの化合物が形成されるときのエンタルピー変化です。生成エンタルピーは、2 つ以上の反応物が混合して 1 つのモル生成物を形成する標準反応エンタルピーの特殊なケースです。
