化学は、化学反応を伴う多くのエネルギー変化を扱います。作ることも壊すこともできないエネルギーが熱に変わる反応はたくさんあります。熱が放出される場合、反応は発熱反応であり、エネルギーが吸収される場合、反応は吸熱反応です。熱化学は、放出または吸収される熱の量を測定することで観察されます。
エンタルピーは、システムに蓄えられたエネルギーと仕事をするために使用されるエネルギーの合計として定義される熱力学的量であり、したがってシステムの総熱量に相当します。
製品の圧力と容積に加えられるのは、システムの内部エネルギーです。
H =E + PV
中和
アレニウス酸とアレニウス塩基の間で起こる反応に付けられた名前です。酸が塩基の水溶液に加えられた場合、またはその逆の場合、溶液の温度が上昇し、塩と水が形成されるとともに熱が発生します。
エンタルピーはシステムの全熱であることは誰もが知っているので、中和のエンタルピーは、酸と塩基の溶液が標準条件下で反応して熱とともに1モルの水を生成するときのエンタルピーの変化です
Q =mcΔT
それは常に形成された水のモルごとに測定されます。熱測定は、熱量計と呼ばれる専用の容器で反応を行うことで行います。熱量計は、中和反応によって放出される熱 (Q) を吸収します。すべての中和反応は一般に発熱反応です。つまり、酸と塩基が反応すると熱が発生します。中和のエンタルピーの変化は、強酸と強アルカリ反応が関与する場合、常に負であり、-57 と -58 kj mol-1 の間の非常に近い範囲です。
反応は次のとおりです:
反応中、放出される熱 (Q) は、
を使用して測定されます。Q=mcpΔT
ここで、m は溶液の質量、cp は溶液の比熱容量、T は温度変化です。
比熱容量は集中的な性質であり、単位質量物質の温度を摂氏 1 度上げるのに必要な熱量です。
エンタルピーは次の式を使用して取得されます:
ΔH =-Qn
pH スケール – ヒドロニウム イオンのモル濃度を表す対数スケール。酸性溶液は pH <7、塩基性溶液は pH> 7、中性溶液は pH =7 です。
注:弱酸が強塩基を中和するときに 1 モルあたりに放出される熱量は、強酸が強塩基を中和するときに 1 モルあたりに放出される熱量よりも少なくなります。
たとえば、酢酸は NaOH と反応して酢酸ナトリウムと水を生成します。
これはフェノールフタレインとも呼ばれ、
これは、強酸が強塩基と反応して中性塩と生成物として水を形成する反応であり、この場合、pH =7 になります。この反応は強酸強塩基中和として知られています。
例 – HCl は NaOH と反応して、塩化ナトリウムと水を形成します。
強酸と弱塩基の中和:-
強酸-弱塩基の中和中に、塩基が強酸に追加され、H + イオンが塩基性イオンに置き換えられ、中和時に塩と水が得られます。この場合、pH は <7 になります。
例えば。 – HCl は水酸化アンモニウムと反応して、塩化アンモニウムと水を形成します。
中和エンタルピーの計算:-
熱量計を使用して、中和エンタルピー (ΔH) を求めます。これは、モル数 (既知の量) の酸と塩基 (最初は両方とも同じ温度) を混合することによって行われます。これは、熱量計を使用して測定された混合物の温度変化の式 mcpΔT、Δt を使用して行われます。
ΔH の計算に使用される式は mcpΔT です
結論:-
中和エンタルピーは、酸とアルカリの溶液が標準条件下で反応して 1 モルの水を生成するときのエンタルピーの変化です。
反応で発生した熱は、方程式 dqp=mcpΔT と一定圧力で熱量計によって吸収された熱を使用して計算されます。
ΔH は中和において負であり、これは発熱反応であることを意味します。
