Molar Enthalpy of Combustion of Fuels of Molar Heat of Combustion Fuels Chemistry Tutorial

Molar Enthalpy of Combustion of Fuels of Molar Heat of Combustion Fuels Chemistry Tutorial

Blokkeer advertenties op deze website niet.
Geen advertenties = geen geld voor ons = geen gratis dingen voor jou!

Molaire verbrandingswarmte (molaire enthalpie van verbranding) van enkele veelvoorkomende stoffen die als brandstof worden gebruikt

Koolwaterstoffen, zoals alkanen, en alcoholen, zoals alkanolen, kunnen als brandstof worden gebruikt.

Wanneer een alkaan een volledige verbranding ondergaat in een overmaat zuurstofgas, zijn de reactieproducten kooldioxide (CO2(g)) en water (H2O(g) dat bij kamertemperatuur en -druk condenseert tot H2O(l)).

alkaan + zuurstofgasovermaat → kooldioxidegas + waterdamp

De molaire verbrandingswarmte van het alkaan (molaire enthalpie van verbranding van het alkaan) is de hoeveelheid warmte-energie die vrijkomt wanneer 1 mol van het alkaan verbrandt in zuurstofgasovermaat.

Wanneer een alkaan volledig verbrandt in een overmaat zuurstofgas zijn de producten van de reactie kooldioxide (CO2(g)) en water (H2O(g) dat bij kamertemperatuur en -druk condenseert tot H2O(l)).

alkanol + zuurstofgasovermaat → koolstofdioxidegas + waterdamp

De molaire verbrandingswarmte van de alkanol (molaire enthalpie van de verbranding van de alkanol) is de hoeveelheid warmte-energie die vrijkomt wanneer 1 mol van de alkanol in het zuurstofgasovermaat verbrandt.

Om de molaire verbrandingswarmte te bepalen, moeten we kunnen bepalen hoeveel mol van de stof bij de verbrandingsreactie is verbruikt, dus de stof moet een zuivere stof zijn.1

De molaire verbrandingswarmte (molaire enthalpie van verbranding) van enkele veelgebruikte alkanen en alcoholen die als brandstof worden gebruikt, is hieronder weergegeven in eenheden van kilojoule per mol (kJ mol-1)2.

Merk op dat de chemische vergelijkingen die elk van de verbrandingsreacties weergeven, in evenwicht zijn, zodat 1 mol van de verbrande stof, de brandstof, wordt gebruikt.
De verbrandingsreactie vindt plaats in een overmaat aan zuurstofgas, een overmaat aan O2(g), dus het is heel OK om fracties O2(g) te gebruiken om de vergelijking in evenwicht te brengen, omdat we eigenlijk alleen geïnteresseerd zijn in de energie die vrijkomt per mol brandstof, niet per mol zuurstofgas.

Uit de tabel zien we dat 1 mol methaangas, CH4(g), volledig verbrandt in een overmaat zuurstofgas waarbij 890 kJ warmte vrijkomt.
De molaire verbrandingswarmte van methaangas is in de tabel gegeven als een positieve waarde, 890 kJ mol-1.
De enthalpieverandering voor de verbranding van methaangas wordt in de tabel als een negatieve waarde gegeven, ΔH = -890 kJ mol-1, omdat de reactie energie oplevert (het is een exotherme reactie).
We zouden een chemische vergelijking kunnen schrijven om de verbranding van 1 mol methaangas weer te geven als:

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) ΔH = -890 kJ mol-1

Maar hoeveel energie komt er vrij als 2 mol methaan een volledige verbranding ondergaat?
Wanneer we een chemische vergelijking voor deze reactie schrijven, moeten we elke term met twee vermenigvuldigen ( × 2)inclusief de waarde van 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 mol methaan zou volledig verbranden waarbij 2 × 890 = 1780 kJ warmte vrijkomt.

Op dezelfde manier moeten we, als we maar een halve mol methaangas hebben dat volledig verbrandt, elke term in de scheikundige vergelijking, inclusief de waarde van ΔH, met ½ vermenigvuldigen, zoals in de onderstaande scheikundige vergelijkingen is aangegeven:

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 methaan zou verbranden waarbij ½ × 890 = 445 kJ warmte vrijkomt.

In het algemeen, is de hoeveelheid warmte-energie die vrijkomt bij de verbranding van n mol brandstof gelijk aan de waarde van de molaire verbrandingswarmte van de brandstof vermenigvuldigd met het aantal mol verbrande brandstof

vrijkomende warmte (kJ) = n (mol) × molaire enthalpie van de verbranding (kJ mol-1)

(Zie de handleiding Enthlapy Change Calculations for a Chemical Reaction voor meer voorbeelden van dit soort berekeningen)

In dit gedeelte hebben we bekeken hoe we tabellen met waarden voor de molaire enthalpie van verbranding van zuivere stoffen kunnen gebruiken om te berekenen hoeveel warmte-energie er vrijkomt als bekende hoeveelheden van de stof in een overmaat zuurstofgas worden verbrand.
Maar waar komen deze waarden vandaan?
De molaire enthalpie van verbrandingswaarden kan worden bepaald met behulp van laboratoriumexperimenten.
In het volgende deel bespreken we een experiment dat je zou kunnen doen om de molaire verbrandingswarmte van een alcohol te bepalen.