Párolgási entalpia

author
3 minutes, 15 seconds Read
A cink moláris entalpiája 298,15 K felett és 1 atm nyomáson, az olvadási és forráspontoknál mutatkozó diszkontinuitásokat mutatva. A cink olvadási entalpiája (ΔH°m) 7323 J/mol, a gőzölési entalpia (ΔH°v) pedig 115330 J/mol.

A gőzölési entalpia a következőképpen írható fel:

Δ H vap = Δ U vap + p Δ V {\displaystyle \Delta H_{\text{vap}}=\Delta U_{\text{vap}}+p\Delta \,V}

Ez egyenlő a gőzfázis megnövekedett belső energiájával a folyadékfázishoz képest, plusz a környezeti nyomással szemben végzett munkával. A belső energia növekedése úgy tekinthető, mint a folyadékban (vagy szublimáció esetén a szilárd anyagban) a molekulák közötti kölcsönhatások leküzdéséhez szükséges energia. Ezért a héliumnak különösen alacsony a párolgási entalpiája, 0,0845 kJ/mol, mivel a héliumatomok közötti van der Waals-erők különösen gyengék. Ezzel szemben a folyékony víz molekuláit viszonylag erős hidrogénkötések tartják össze, és az elpárolgási entalpia, 40,65 kJ/mol, több mint ötszöröse annak az energiának, ami ugyanannak a vízmennyiségnek a 0 °C-ról 100 °C-ra történő felmelegítéséhez szükséges (cp = 75,3 J/K-mol). Vigyázni kell azonban, amikor a párolgási entalpiákat a molekulák közötti erők erősségének mérésére használjuk, mivel ezek az erők bizonyos mértékben fennmaradhatnak a gázfázisban (mint a hidrogén-fluorid esetében), és így a kötéserősség számított értéke túl alacsony lesz. Ez különösen igaz a fémekre, amelyek gázfázisban gyakran kovalens kötésű molekulákat alkotnak: ezekben az esetekben a kötési energia valós értékének meghatározásához a porlasztási entalpiát kell használni.

Egy alternatív leírás szerint a kondenzációs entalpiát úgy kell tekinteni, mint azt a hőt, amelyet a környezetbe kell leadni, hogy kompenzáljuk az entrópia csökkenését, amikor egy gáz folyadékká kondenzálódik. Mivel a folyadék és a gáz a forrásponton (Tb) egyensúlyban van, ΔvG = 0, ami a következőhöz vezet:

Δ v S = S gáz – S folyadék = Δ v H T b {\displaystyle \Delta _{\text{v}}S=S_{\text{gáz}}-S_{\text{folyadék}}={\frac {\Delta _{\text{v}}H}{T_{\text{b}}}}}

Mivel sem az entrópia, sem az entalpia nem változik nagymértékben a hőmérséklet függvényében, ezért a táblázatos szabványértékeket a 298 K-tól való hőmérsékletkülönbségre vonatkozó korrekció nélkül szokás használni. Korrekciót kell végezni, ha a nyomás eltér a 100 kPa-tól, mivel a gáz entrópiája arányos a nyomással (pontosabban a fugacitással): a folyadékok entrópiája alig változik a nyomással, mivel a folyadék összenyomhatósága kicsi.

A két definíció egyenértékű: a forráspont az a hőmérséklet, amelyen a gázfázis megnövekedett entrópiája legyőzi a molekulák közötti erőket. Mivel egy adott anyagmennyiségnek a gázfázisban mindig nagyobb az entrópiája, mint a kondenzált fázisban ( Δ v S {\displaystyle \Delta _{\text{v}}S}}

mindig pozitív), és Δ G = Δ H – T Δ S {\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S}ből Δ G = Δ H – T Δ S {\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S}

Similar Posts

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.