|
 |
|
Odredite najnižu temperaturu pri kojoj će sinteza amonijaka teći ako je zadano:
Sm(NH3(g))=192,45 JK-1mol-1
Sm (H2(g))=130,60 JK-1mol-1
Sm(N2(g)) =191,61 JK-1mol-1
ΔfH (NH3(g)= - 46,19 KJ mol-1
|
|
Ime i prezime:
Ivana Tadin
bluebottle@net.hr
|
 |
 |
Ovaj se zadatak načelno dade riješiti na dva načina: jedan je jednostavan, a drugi ispravan. Iz podataka koji su nam zadani možemo ga riješiti samo na jednostavan način.
Da bi se neki proces spontano događao za njega mora vrijediti da je uz njega vezana negativna promjena Gibbsove energije, tj. ΔrG < 0. Reakcijska promjena Gibbsove energije je povezana s promjenama entalpije i entropije izrazom
ΔrG = ΔrH - TΔrS.
Reakcijsku entropiju (ΔrS) možemo izračunati iz zadanih nam entropija reaktanata i produkata na posve ekvivalentan način na koji bismo izračunali reakcijsku entalpiju iz zadanih entalpija nastajanja. Dakle za reakciju
3H2(g) + 2N2(g) --> 2NH3(g)
reakcijska entropija iznosi
ΔrS = 2ΔSm(NH3(g)) - 3ΔSm(H2(g)) - 2ΔSm(N2(g))
= -390,12 J K-1 mol-1.
Da bi reakcija bila spontana mora, kao što već znamo, vrijediti ΔrG < 0. Iz toga slijedi da je
ΔrH - TΔrS < 0
što se dade napisati kao
T < ΔrH / ΔrS,
a po izračunu dobijamo T < 118,40 K, tj. reakcija će biti sponatana na temperaturama između 0 i 118,40 K.
To je jednostavno rješenje, ali ono nije i ispravno. Prvi i osnovni problem je taj da entropija ovisi o temperaturi i tlaku. Tablične vrijednosti entropije su entropije pri 298 K i tlaku od 1 bar. Dok bismo još i mogli pretpostaviti da se podrazumijeva da je tlak 1 bar, temperature za koje računski dobivamo kao temperature pri kojima je ΔrG < 0, daleko su od 298 K. pri tim temperaturama, entropije nemaju one vrijednosti koje su im navedene u tablicama. U termodinamičkim tablicama se uz vrijednosti entalpija nastajanja, entropija i sličnih veličina za pojedine tvari, nalaze i podatci za temperaturnu ovisnost toplinskog kapaciteta, a pomoću ovih se onda dade izračunati i entropija na po volji kojoj temperaturi, no za taj račun potrebita je ponešto jača matematika od one koja se obično u srednjim školama naučava, tako da ovdje nećemo u to ulaziti.
Kao dokaz tvrdnje da je naše jednostavno rješenje ujedno i neispravno, neka nam posluži podatak da se prema Haber-Boschevu postupku amonijak proizvodi pri temperaturama oko 400 °C i tlakovima od oko 200 atm, pri kojim uvjetima reakcija, očigledno, ide.
Pozdrav. |
|
|
Odgovorio:
Vladimir Stilinović
vstilinovic@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
