Entalpia molară de combustie a combustibililor sau Căldura molară de combustie a combustibililor Tutorial de chimie
Vă rugăm să nu blocați reclamele pe acest site.
Fără anunțuri = fără bani pentru noi = fără lucruri gratuite pentru tine!
Căldura molară de combustie (entalpia molară de combustie) a unor substanțe comune folosite ca și combustibili
Hidrocarburile, cum ar fi alcanii, și alcoolii, cum ar fi alcanolii, pot fi folosite ca și combustibili.
Atunci când un alcan suferă o combustie completă în exces de oxigen gazos, produsele reacției sunt dioxidul de carbon (CO2(g)) și apa (H2O(g) care se condensează în H2O(l) la temperatura și presiunea camerei).
alcan + exces de oxigen gazos → dioxid de carbon gazos + vapori de apă
Căldura molară de combustie a alcanului (entalpia molară de combustie a alcanului) este cantitatea de energie termică eliberată atunci când 1 mol de alcan arde în exces de oxigen gazos.
Atunci când un alcanol suferă o combustie completă în exces de oxigen gazos, produșii reacției sunt dioxidul de carbon (CO2(g)) și apa (H2O(g) care se va condensa în H2O(l) la temperatura și presiunea camerei).
alcanol + exces de oxigen gazos → dioxid de carbon gazos + vapori de apă
Căldura molară de combustie a alcanolului (entalpia molară de combustie a alcanolului) este cantitatea de energie termică eliberată atunci când 1 mol de alcanol arde în exces de oxigen gazos.
Pentru a determina căldura molară de combustie, trebuie să putem determina câți moli ai substanței au fost consumați în reacția de combustie, astfel încât substanța trebuie să fie o substanță pură.1
Căldura molară de combustie (entalpia molară de combustie) a unor alcani și alcooli obișnuiți folosiți ca și combustibili este tabelată mai jos în unități de kilojouli pe mol (kJ mol-1)2.
Rețineți că ecuațiile chimice care reprezintă fiecare dintre reacțiile de combustie sunt echilibrate astfel încât să fie utilizat 1 mol din substanța arsă, combustibilul.
Reacția de combustie are loc în exces de oxigen gazos, exces de O2(g), așa că este în regulă să folosim fracțiuni de O2(g) pentru a echilibra ecuația, deoarece ne interesează de fapt doar energia eliberată per mol de combustibil, nu per mol de oxigen gazos.
| Substanța (combustibil) |
Căldura molară de combustie (kJ mol-1) |
Reacția de combustie | ΔHreacția (kJ mol-1) |
|---|---|---|---|
| metan | 890 | CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -890 |
| etan | 1560 | C2H6(g) + 7/2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -1560 |
| propan | 2220 | C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -2220 |
| butan | 2874 | C4H10(g) + 13/2O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -2874 |
| octan | 5460 | C8H18(g) + 25/2O2(g) → 8CO2(g) + 9H2O(l) | ΔH = -5460 |
| metanol (alcool metilic) |
726 | CH3OH(l) + 3/2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l) | ΔH = -726 |
| etanol (alcool etilic) |
1368 | C2H5OH(l) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l) | ΔH = -1368 |
| propan-1-ol (1-propanol) |
2021 | C3H7OH(l) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) | ΔH = -2021 |
| butan-1-ol (1-butanol) |
2671 | C4H9OH(l) + 6O2(g) → 4CO2(g) + 5H2O(l) | ΔH = -2671 |
Din tabel se observă că 1 mol de gaz metan, CH4(g), suferă o ardere completă în exces de oxigen gazos eliberând 890 kJ de căldură.
Căldura molară de ardere a gazului metan este dată în tabel ca o valoare pozitivă, 890 kJ mol-1.
Variația de entalpie pentru combustia gazului metan este dată în tabel ca valoare negativă, ΔH = -890 kJ mol-1, deoarece reacția produce energie (este o reacție exotermă).
Am putea scrie o ecuație chimică pentru a reprezenta arderea a 1 mol de gaz metan sub forma:
CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ mol-1
Dar câtă energie este eliberată dacă 2 moli de metan suferă o ardere completă?
Când scriem o ecuație chimică pentru această reacție trebuie să înmulțim fiecare termen cu doi ( × 2)inclusiv valoarea lui ΔH:
2 × CH4(g) + 2 × 2O2(g) → 2 × CO2(g) + 2 × 2H2O(g) ΔH = 2 × -890 kJ mol-1
2CH4(g) + 4O2(g) → 2CO2(g) + 4H2O(g) ΔH = -1780 kJ mol-1
2 moli de metan ar arde complet pentru a elibera 2 × 890 = 1780 kJ de căldură.
În mod similar, dacă avem doar o jumătate de mol de gaz metan care suferă o ardere completă, trebuie să înmulțim fiecare termen din ecuația chimică, inclusiv valoarea lui ΔH, cu ½, așa cum se arată în ecuațiile chimice de mai jos:
½ × CH4(g) + ½ × 2O2(g) → ½ × CO2(g) + ½ × 2H2O(g) ΔH = ½ × -890 kJ mol-.1
½CH4(g) + O2(g) → ½CO2(g) + H2O(g) ΔH = -445 kJ mol-1
½ mol de metan ar arde pentru a degaja ½ × 890 = 445 kJ de căldură.
În general, cantitatea de energie termică degajată prin arderea a n moli de combustibil este egală cu valoarea căldurii molare de ardere a combustibilului înmulțită cu molii de combustibil arși
căldură degajată (kJ) = n (mol) × entalpia molară de ardere (kJ mol-).1)
(A se vedea Tutorialul de calcul al schimbării entalpiei pentru o reacție chimică pentru mai multe exemple de acest tip de calcule)
În această secțiune am analizat cum să folosim tabelele de valori pentru entalpia molară de ardere a substanțelor pure pentru a calcula câtă energie termică ar fi eliberată atunci când cantități cunoscute de substanță sunt arse în exces de oxigen gazos.
Dar de unde provin aceste valori?
Valorile entalpiei molare de combustie pot fi determinate folosind experimente de laborator.
În secțiunea următoare vom discuta un experiment pe care l-ați putea face pentru a determina căldura molară de combustie a unui alcool.
Știți acest lucru?
Alegați-vă la AUS-e-TUTE!
Jocați jocul acum!
.