Τιμές στις ενθαλπίες H 2 (g) + 1/2 O 2 (g)  H 2 O(g)∆H˚ = -242 kJ H 2 O(g)  H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) ∆H˚=+242 kJ 2 H 2 (g) + O 2 (g)  2 H 2 O(g)∆H˚= -484kJ Η μεταβολή της ενθαλπίας εξαρτάται από την φυσική κατάσταση των σωμάτων H 2 (g) + 1/2 O 2 (g)  H 2 O(l)∆H˚ = -286 kJ

Enthalpy Changes Reversing a reaction changes the sign of  H for a reaction. C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g)  3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l)  H = –2219 kJ 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l)  C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g)  H = kJ Multiplying a reaction increases  H by the same factor. 3C 3 H 8 (g) + 15O 2 (g)  9CO 2 (g) + 12H 2 O(l)  H = –6657 kJ

Νόμος του Ηess: Το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται σε μια χημική αντίδραση είναι το ίδιο είτε η αντίδραση πραγματοποιείται σε ένα είτε σε περισσότερα στάδια.

Αξίωμα της αρχικής και της τελικής κατάστασης: Το ποσό θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται κατά την μετάβαση ενός χημικού συστήματος από μια καθορισμένη αρχική σε μια καθορισμένη τελική κατάσταση είναι ανεξάρτητο από τα ενδιάμεσα στάδια (δρόμο), με τα οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί η μεταβολή

Θερμοχημικοί κύκλοι: Είναι διαγραμματικές απεικονίσεις του νόμου του Hess. Με τη βοήθειά τους υπολογίζουμε τη μεταβολή της ενθαλπίας σε αντιδράσεις όπου ο άμεσος προσδιορισμός είναι δύσκολος ή αδύνατος, γιατί είναι πολύ αργές ή δεν πραγματοποιούνται σε συνήθεις συνθήκες. Για παράδειγμα, έστω η αντίδραση: Α  ∆, ∆Η η οποία πραγματοποιείται σε τρία επιμέρους στάδια: 1ο στάδιο:Α  Β, ∆Η1 2ο στάδιο: Β  Γ, ∆Η2. 3ο στάδιο: Γ  ∆, ∆Η3. Θα ισχύει: ∆Η = ∆Η1 + ∆Η2 + ∆Η3. Ο θερμοχημικός κύκλος είναι:

ΕΝΘΑΛΠΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ (H) ΝΟΜΟΣ HESS C(s) + O 2 (g)  CO 2 (g) ΔH = kJ C(s) + ½O 2 (g)  CO(g) ΔH = kJ CO(g) + ½O 2 (g)  CO 2 (g) ΔH = kJ ( kJ) + (-283.0) = kJ

Από τα παρακάτω δεδομένα : Νόμος του Ηess εφαρμογή Υπολογίστε την μεταβολή της ενθαλπίας για την αντίδραση?

Προσπαθούμε να σχηματίσομε την ζητούμενη εξίσωση από αυτές που μας δίνονται. Νόμος του Ηess εφαρμογή (λύση)

Να υπολογισθεί η μεταβολή της ενθαλπίας της παρακάτω αντίδρασης C3H8(g) + 5O2(g)  3CO2(g) + 4H2O(g)  H = ? Δίνονται Α 3C(s) + 4 H2(g)  C3H8(g)  H = kJ/mol Β C(s) + O2(g)  CO2(g)  H = kJ/mol Γ H2(g) + ½ O2(g)  H2O(g)  H = kJ/mol

C 3 H 8 (g)  3 C(s) + 4 H 2 (g)  H = kJ/mol C 3 H 8 (g) + 5O 2 (g)  3CO 2 (g) + 4H 2 O(g)  H = ? γραμμή α : 3C(s) +3 O 2 (g)  3CO 2 (g) 3[  H = -3*393.51kJ/mol] γραμμή β: 4H 2 (g) + 2 O 2 (g)  4 H 2 O(g) 4[  H = kJ/mol] γραμμή γ: C 3 H 8 (g) + 5O 2 (g)  3CO 2 (g) + 4H 2 O(g)  H = kJ/mol

Υπολογίστε την πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού του CS 2 (l) δίνονται: C (γραφίτης) + O 2 (g) CO 2 (g)  H 0 = kJ rxn S (ρομβικό) + O 2 (g) SO 2 (g)  H 0 = kJ rxn CS 2 (l) + 3O 2 (g) CO 2 (g) + 2SO 2 (g)  H 0 = kJ 1. Γράφομε την αντίδραση σχηματισμού του CS 2 C (γραφίτης) + 2S (ρομβικό) CS 2 (l) 2. Προσπαθούμε να την σχηματίσουμε από τα δεδομένα. rxn C (γραφίτης) + O 2 (g) CO 2 (g)  H 0 = kJ 2S (ρομβικό) + 2O 2 (g) 2SO 2 (g)  H 0 = x2 kJ CO 2 (g) + 2SO 2 (g) CS 2 (l) + 3O 2 (g)  H 0 = kJ + C (γραφίτης) + 2S (ρομβικό) CS 2 (l)  H 0 = (2x-296.1) = 86.3 kJ

Να υπολογισθεί η μεταβολή της ενθαλπίας της παρακάτω αντίδρασης : 2C (s) + H 2(g)  C 2 H 2(g) δίνονται: C 2 H 2(g +5/2O 2(g)  2CO 2(g) +H 2 O (l)  = kJ C (s) + O 2(g)  CO 2(g)  = kJ H 2(g) + ½ O 2(g)  H 2 O (l)  = kJ

Νόμος του Ηess εφαρμογή δίνονται. #1: Fe 2 O 3 + 3CO (g)  2 Fe (s) + 3CO 2(g)  H  =-26.7 kJ #2: CO (g) + 1/2 O 2(g)  CO 2(g)  H  = kJ Να υπολογισθεί η μεταβολή της ενθαλπίας της παρακάτω αντίδρασης : 2 Fe(s) + 3/2 O 2(g)  Fe 2 O 3(s)  H  = ?

STEP 1: TARGET EQUATION: 2 Fe (s) + 3/2 O 2(g)  Fe 2 O 3(s)  H  = ? EQ #1: Fe 2 O 3 + 3CO (g)  2 Fe (s) + 3CO 2(g)  H  =-26.7 kJ To match the target equation correctly, equation #1 must have 2 Fe on the left. However, it has 2 Fe on the product side of the reaction arrow. εφαρμογή: Reverse the entire equation as well as the +/- sign on  H  Begin by reviewing the position of the reactants and the products in the desired reaction and compare them with the δίνονται οι εξισώσειςs.

εφαρμογή: 2 Fe (s) + 3CO 2 (g)  Fe 2 O 3 (s) + 3CO (g) Fe 2 O 3 (s ) + 3CO (g)  2 Fe (s) + 3CO 2 (g)  H  = kJ  H  = kJ δίνονται οι εξισώσεις: Reversing the equation: Reverses the sign of ενθαλπία:

STEP 2: There must be 3/2 O 2 on the left, and we must be able to cancel 3 CO and 3 CO 2 when the equations are added. If we multiply the second equation by 3 we will obtain the necessary coefficients.  H  = 3 ( kJ) = kJ Remember to multiply the  H  by 3 also. 3CO(g) + 3/2 O 2 (g)  3 CO 2 (g) #2: 3 [ CO (g) + 1/2 O 2(g)  CO 2(g) ]  H  = kJ

STEP 3: Now put the equations together and cancel out anything that appears on both sides of the equations (very similar to adding redox equations together). 2 Fe(s) + 3CO 2 (g)  Fe 2 O 3 (s) + 3CO(g)  H  = kJ 3CO(g) + 3/2 O 2 (g)  3 CO 2 (g)  H  = kJ 2Fe(s) +3CO 2 (g) +3CO(g) + 3/2O 2 (g)  Fe 2 O 3 (s) + 3CO(g)+ 3 CO 2 (g) NET:2 Fe(s) + 3/2 O 2 (g)  Fe 2 O 3 (s)  H  = kJ

Παραδείγματα νόμου Hess’ Some chefs keep baking soda, NaHCO 3 handy to put out grease fires. When thrown on the fire, baking soda partly smothers the fire and the heat decomposes it to give CO 2, which further smothers the flame. The equation for the decomposition of NaHCO 3 is: 2 NaHCO 3 (s)  Na 2 CO 3 (s) + H 2 O(l)+CO 2 (g)

Διαδικασία υπολογισμού Recalling that:  H  = (άθροισμα των  H f  όλων των προϊόντων) - (άθροισμα των  H f  όλων των αντιδρώντων) Από τους πίνακες έχομε:  H f  =-1131 kJ/mol Na 2 CO 3  H f  =-286 kJ/mol H 2 O  H f  =-394 kJ/mol CO 2  H f  = kJ/mol NaHCO 3 Note the minus sign

Complete the Final Calculation 2 NaHCO 3 (s)  Na 2 CO 3 (s) + H 2 O(l) + CO 2 (g) kJ/mol kJ/mol -286 kJ/mol -394 kJ/mol  H  = [( kJ/mol +(- 286 kJ/mol) + (- 394 kJ/mol)] - [(2 x kJ/mol)] = = + 84 kJ Note that you must multiply the ενθαλπία by the coefficient Note also that you must correct for a sign change: -(-) = +

Figure 6.13: Enthalpy diagram illustrating Hess’s law.

Ενεργειακό διάγραμμα Note the similarity to the figures we looked

Hess’s Law Hess’s Law: The overall enthalpy change for a reaction is equal to the sum of the enthalpy changes for the individual steps in the reaction. 3H 2 (g) +N 2 (g)  2 NH 3 (g)  H° = –92.2 kJ

Hess’s Law Reactants and products in individual steps can be added and subtracted to determine the overall equation. (a) 2 H 2 (g) + N 2 (g) N 2 H 4 (g)  H° 1 = ? (b) N 2 H 4 (g) + H 2 (g) 2 NH 3 (g)  H° 2 = –187.6 kJ (c) 3 H 2 (g) + N 2 (g) 2 NH 3 (g)  H° 3 = –92.2 kJ  H° 1 =  H° 3 –  H° 2 = (–92.2 kJ) – (–187.6 kJ) = kJ

Hess’s Law Reactants  Products The change in enthalpy is the same whether the reaction takes place in one step or a series of steps.

Calculations via Hess’s Law 1. If a reaction is reversed,  H is also reversed. N 2 (g) + O 2 (g)  2NO(g)  H = 180 kJ 2NO(g)  N 2 (g) + O 2 (g)  H =  180 kJ 2. If the coefficients of a reaction are multiplied by an integer,  H is multiplied by that same integer. 6NO(g)  3N 2 (g) + 3O 2 (g)  H =  540 kJ

Benzene (C 6 H 6 ) burns in air to produce carbon dioxide and liquid water. How much heat is released per mole of benzene combusted? The standard enthalpy of formation of benzene is kJ/mol. 2C 6 H 6 (l) + 15O 2 (g) 12CO 2 (g) + 6H 2 O (l) H0H0 rxn n  H 0 (products) f =  m  H 0 (reactants) f  - H0H0 rxn 6  H 0 (H 2 O) f 12  H 0 (CO 2 ) f = [+] - 2  H 0 (C 6 H 6 ) f [] H0H0 rxn = [ 12x– x–187.6 ] – [ 2x49.04 ] = kJ kJ 2 mol = kJ/mol C 6 H 6

Thermochemistry

Hess’s Law From the following enthalpy changes: Rxn 1) H 2 S(g) + 3/2 O 2 (g) → H 2 O(l) + SO 2 (g) ΔH = -563kJ Rxn 2) CS 2 (l) + 3O 2 (g) → CO 2 (g) + SO 2 (g) ΔH = -1075kJ Calculate the value of ΔH for Final Rxn) CS 2 (l) + 2H 2 O(l) → CO 2 (g) + 2H 2 S(g) In order for Rxn 1 and Rxn 2 to add up to the final rxn, you must reverse Rxn 1 and multiply it by 2 (so for the ΔH of Rxn 1, you must reverse the sign and multiply it by 2)

Hess’s Law 2H 2 O(l) + 2SO 2 (g) → 2H 2 S(g) + 3O 2 (g) ΔH =1126kJ CS 2 (l) + 3O 2 (g) → CO 2 (g) + SO 2 (g) ΔH = -1075k CS 2 (l) + 2H 2 O(l) → CO 2 (g) + 2H 2 S(g) ΔH = 51kJ

Hess’s Law C(s) + ½ O 2 (g) → CO(g) ΔH = kJ CO(g) + ½ O 2 → CO 2 (g) ΔH = kJ C(s) + O 2 (g) → CO 2 (g) ΔH = Now for some definitions: Calorimetry: the study of heat flow and heat measurement