Entalpia di reazione dai calori di formazione

L'entalpia standard di reazione è il calore scambiato a pressione costante quando un'equazione chimica bilanciata avviene in condizioni standard. Le tabelle di termochimica quasi mai elencano tutte le reazioni possibili; elencano invece le entalpie standard di formazione dei composti puri, e la legge di Hess recupera il valore della reazione come somma dei prodotti ponderata per la formazione meno la somma dei reagenti ponderata allo stesso modo. Questa calcolatrice accetta i coefficienti stechiometrici e i valori di ΔH°_f di entrambi i lati dell'equazione, restituisce le somme intermedie di prodotti e reagenti insieme a ΔH°_rxn e classifica il processo come esotermico, endotermico o termoneutro. Gli array vuoti e le lunghezze non corrispondenti falliscono con un errore di validazione chiaro, così che dati di compiti incompleti non si spaccino mai per una variazione di entalpia nulla.

Come l'entalpia di reazione deriva dai calori di formazione

Parta da un'equazione bilanciata scritta con coefficienti stechiometrici ν per ogni specie di prodotto e di reagente. L'entalpia standard di formazione ΔH°_f di una sostanza è la variazione di entalpia quando una mole di quella sostanza si forma dai suoi elementi nei loro stati standard. Per definizione, gli elementi puri nei loro stati standard hanno ΔH°_f uguale a zero, ed è per questo che l'ossigeno gassoso, il carbonio grafite e i metalli solidi spesso non contribuiscono affatto sul lato dei reagenti anche quando compaiono con coefficienti grandi.

La legge di Hess e la proprietà di funzione di stato dell'entalpia implicano che l'entalpia standard di reazione è uguale alla somma sui prodotti di ν_p per ΔH°_f,p, meno la somma sui reagenti di ν_r per ΔH°_f,r. Non ha mai bisogno delle singole energie di legame se dispone di una tabella di formazione completa. Elabori prima i prodotti: moltiplichi ogni coefficiente di prodotto per la sua entalpia di formazione e sommi quei termini.

Poi faccia lo stesso per i reagenti. Sottragga il totale dei reagenti dal totale dei prodotti per ottenere ΔH°_rxn. Un risultato negativo significa che la reazione è esotermica in condizioni standard; un risultato positivo è endotermico; uno zero numerico (entro la tolleranza in virgola mobile) è termoneutro.

Le unità devono essere coerenti in tutti i valori di formazione, tipicamente chilojoule per mole, anche se i joule per mole vanno bene se tutte le voci usano la stessa famiglia. I coefficienti sono numeri di moli adimensionali dell'equazione bilanciata e non devono portare unità di energia. La calcolatrice esegue solo aritmetica e validazione: non consulta tabelle, non bilancia l'equazione al posto suo e non converte tra chilojoule e joule.

Dove le calcolatrici di entalpia basate sulla formazione compaiono nel lavoro reale

I corsi di chimica generale delle scuole superiori e dell'università assegnano di continuo esercizi sulla legge di Hess che ricostruiscono ΔH°_rxn da calori di formazione tabulati, e un unico oracolo affidabile che restituisce entrambe le somme intermedie e la differenza finale accelera la correzione e la preparazione delle dimostrazioni.

I calcoli preliminari di ingegneria di processo stimano i carichi termici di bruciatori, reformer e scrubber dalle tabelle di formazione molto prima di aprire un simulatore di processo completo, e gli ingegneri hanno bisogno di un'aritmetica trasparente di ν per ΔH_f anziché di un pacchetto termo a scatola nera che stampa un solo numero.

I moduli di chimica verde ed economia atomica spesso abbinano metriche di massa a metriche di entalpia nel confronto di vie sintetiche alternative, quindi le verifiche rapide dell'entalpia di reazione dai dati di formazione si affiancano ai calcoli di resa e rifiuti. I manuali di laboratorio che pubblicano tabelle di formazione standard per gas e solidi comuni traggono vantaggio da una calcolatrice che rifiuta elenchi di prodotti o reagenti vuoti invece di restituire zero in silenzio e confondere gli studenti che hanno dimenticato di incollare una colonna.

Se in seguito Le serve l'energia libera di Gibbs da entalpia, entropia e temperatura, stime delle energie di legame o variazioni di entalpia integrate con la capacità termica tra temperature, li tratti come intenti di ricerca e landing page separati invece di sovraccaricare questa pagina della calcolatrice dei calori di formazione.