|
 |
|
Poštovani, trebao bih pomoć oko ovog zadatka koji glasi:
Izračunajte promjenu standardne molarne entalpije nastajanja vodene pare na 298 K.
Reakcija: H2O(g) <--> H2(g)+ 1/2 O2(g)
Stupanj disocijacije vodene pare iznosi 9,1*10^-11, p=1 bar.
Sudionik u reakciji: H2O(g) H2(g) O2(g)
∆fS°298 /JK^-1mol^-1: 118,95 130,75 205,28
Unaprijed hvala na odgovoru!
|
|
Ime i prezime:
MARKO
|
 |
 |
Iako ne mogu biti u to posve siguran, postoji mogućnost da se i ovdje radi o zadatku kojemu treba pomoć. Naime, molarna entropija vodene pare stvarno iznosi 188,8 J / (K mol), a ne 118,95 J / (K mol), a ponešto sam sumnjičav i prema stupnju disocijacije.
Moj pristup zadatku bio bi otprilike ovakav. Prvo bih iz stupnja disocijacije izračunao konstantu ravnoteže, zatim bih iz konstante ravnoteže izračunao molarnu Gibbsovu energiju reakcije, i onda iz Gibbsove energije i promjene entropije za reakciju izračunao reakcijsku entalpiju.
U prvom koraku treba izračunati termodinamičku konstantu ravnoteže, budući da upravo takva treba za računanje Gibbsove energije. Kako nema nikakvog spomena fugacitetâ ili aktivitetâ, pretpostavit ću da je namjera autora da treba pretpostaviti da imamo idealne plinove, što bi onda izjednačilo fugacitet s parcijalnim tlakom, tako da se u izraz za termodinamičku konstantu ravnoteže mogu staviti parcijalni tlakovi podijeljeni sa standardnim tlakom. Kako je stupanj disocijacije iznimno malen, možemo parcijalni tlak vodene pare aproksimirati ukupnim tlakom, a tlakove vodika i kisika dobiti množenjem ukupnog tlaka sa stupnjem disocijacije i pripadnim stehiometrijskim koeficijentima. Matematskim jezikom:
K = (p(H2)/po)·(p(O2)/po)1/2/(p(H2O)/po)
= (α·p/po)·(α·p/2po)1/2/(p/po)
Kako je ukupni tlak slučajno jednak standardnom, ovaj će se izraz lijepo svesti na:
Ko = (α3/2)1/2
Izračunatu konstantu ili gornji izraz dalje treba ubaciti u formulu za Gibbsovu energiju:
ΔrGo = − R·T·ln Ko
Nakon toga trebat će ti još izraz za odnos Gibbsove energije, entalpije i entropije:
G = H − T·S
odnosno:
ΔrGo = ΔrHo − T·ΔSo
Reakcijska entropija jednaka je pak sumi umnožaka standardnih molarnih entropija i stehiometrijskih koeficijenata svih sudionika reakcije. U ovom slučaju to bi bilo:
ΔSo = Smo(H2) + Smo(O2)/2 − Smo(H2O)
Kad sam sve to skupa protjerao kroz kalkulator (uz korekciju standardne entropije vodene pare), dobio sam da standardna reakcijska entalpija za reakciju iz zadatka iznosi 100,0 kJ/mol, što će reći da je standardna entalpija formiranja vodene pare −100,0 kJ/mol. Ta zavodljivo lijepa brojka nije točna jer entalpija formiranja vodene pare stvarno iznosi −241,8 kJ/mol. Alternativno rješenje, bez korekcije, bilo bi manje okruglih 120,9 kJ/mol za reakcijsku entalpiju.
Kako se već desetak godina nisam imao razloga baviti termodinamikom, lako je moguće da sam napravio jednu ili više pogrešaka, što u računu, što u postavljanju zadatka. Ipak, poradi sumnjivo lijepe brojke usuđujem se misliti da problem nije u meni, nego u samom zadatku, odnosno u njegovom autoru. Kako bi se razriješila dilema, o ovomu bi najmudrije bilo porazgovoriti s asistentom u nastavi fizikalne kemije.
Pozdrav,
|
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
i.cvrtila@rug.nl
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
