Hvordan beregne Combustion

Forbrenningsreaksjoner representerer en av de fem grunnleggende typer av kjemiske reaksjoner. I generelle termer omfatter forbrenning omdannelsen av et hydrokarbon og oksygen til karbondioksyd og vann. Forbrenning, som alle kjemiske reaksjoner, omfatter brytning av kjemiske bindinger mellom atomer og dannelse av nye bindinger. Breaking kjemiske bindinger krever vanligvis en energitilførsel, men dannelsen av nye obligasjoner frigjør energi. Følgelig, hvis den totale energien i alle de nye bindinger dannes i en kjemisk reaksjon legger opp til mer enn energien av alle bindinger brutt, da reaksjonen vil frigjøre den overskytende energi i form av varme og / eller lys. Kjemikere kan måle denne varmen - den "entalpi forbrennings" - direkte, eller beregne den ved hjelp av tabeller for estimerte obligasjons energier.

Bruksanvisning

1 Skrive et balansert kjemisk reaksjon for forbrenningsprosessen. Forbrennings reaksjoner involverer omsetning av et hydrokarbon med oksygen, O2, for å produsere karbondioksid, CO2 og vann, H2O. En kjemiker vil derfor uttrykke forbrenning av propan eller C3H8, som C3H8 + 5 O2 ---> 3 CO2 + 4 H2O (se referanse 4). Tallene i fronten av de kjemiske formler er kalt koeffisienter, og de representerer antallet av hver type molekyl som er involvert i reaksjonen.

2 Tegner de kjemiske strukturer av hver reaktant og produkt i reaksjonen. Propan, for eksempel, eksisterer som CH3-CH2-CH3, hvor hvert hydrogenbindinger til et karbonatom og den karbonatomer bindingen i et CCC kjede. Oksygen eksisterer som O = O, hvor de to linjene representerer en dobbeltbinding. Karbondioksyd antar strukturen O = C = O, og eksisterer vann som HOH. Kjemikere referere til disse som Lewis strukturer og en rekke opplæringsprogrammer er tilgjengelig fra nettsidene til universitetene om hvordan du kan lage dem (se Ressurser).

3 Finn obligasjons entalpi verdier for hver type obligasjoner i reaksjonen i en obligasjon entalpi bord, slik som forutsatt i Resources. For eksempel propan, reaksjonen innebærer enten bond breaking eller dannelse av CH, CC, O = O, C = O og OH obligasjoner. Disse obligasjonene utstillingen entalpier av 416, 356, 498, 803 og 467 kJ per mol, eller kJ / mol, henholdsvis.

4 Totalt alle obligasjoner brutt og dannet av obligasjonstype ved å multiplisere antall av hver type obligasjoner i hvert molekyl av molekylets koeffisienten i den balanserte ligningen fra trinn 1. For propan, for eksempel, inneholder hver propan molekyl to CC obligasjoner og åtte CH obligasjoner og den balanserte ligningen innebærer ett molekyl. For den totale reaksjon, to CC, åtte CH og fem O = O obligasjoner bryte, mens seks C = O og åtte OH obligasjoner form.

5 Beregn entalpi av forbrenning av den generelle ligningen: entalpi forbrennings = energi av alle obligasjoner brutt - energi av alle obligasjoner dannet. Beregn energiene til obligasjoner brutt og dannet ved å multiplisere antall av hver type obligasjoner funnet i trinn 4 ved den aktuelle obligasjonen entalpi fra trinn 3. For eksempel propan, to CC, åtte CH og fem O = O obligasjoner bryte. Den totale energien i obligasjoner brutt er derfor 2 (356) + 8 (416) + 5 (498) = 6530 kJ / mol. Den totale energien i obligasjoner dannet er 6 (803) + 8 (467) = 8554 kJ / mol. Varmen fra forbrenningen er derfor 6530 - 8554 = -2024 kJ / mol.

Hint

• Fordi tabeller av obligasjons entalpier består av gjennomsnittsverdier, de varmer forbrennings beregnet fra dem er omtrentlige. Som en følge av dette vil beregnede varmer forbrennings normalt oppviser noen avvik fra eksperimentelt bestemte verdier.