Entalpi
Låt oss säga att du är på en expedition i skogen med en grupp andra studenter. Det är dags för lunch och ni behöver nu koka upp vatten till bl.a. kaffe och för att koka korv.
Din lärare tar fram tändstickor och ställer fram följande alternativ:
1. En gasbehållare med ämnet butan
2. En påse kol
3. En flaska etanol
4. En bunt gamla reklamblad (papper)
5. Matkassar i plast (polyeten)
a) Välj ut 3 av de 5 alternativen. Skriv balanserade reaktionsformler för fullständiga förbränningar av dessa.
b) Vilken av dina 3 reaktioner ger mest energi och vilken ger minst. Beräkna och motiverar med hjälp av bindningsenergier eller entalpier ur tabeller. Se studieguiden, läroboken eller sök på internet.
Lösning:
A) Butan Den balanserad formeln är: 2 C4H10 + 13 O2 – > 8 CO2 + 10 H20 + energi
En flaska etanol C2H5OH+ 3 O2--> 2CO2+ 3H2O+energi
KOL Förbränningsreaktion: C (s) +O2 (g) → CO2 (g)+ energi
B) ETANOL ΔH = -1367 kJ
KOL ΔH = -394 kJ
BUTAN ΔH =-2877 kJ
Det är liksom här jag har fastnat. Butan ger mest energi och kol minst ? Känns som att jag har missat något
Angående vad som ger mest energi så beror det lite på hur man jämför dem. Ska du jämföra hur mycket energi en mol av ämnet frigör vid förbränning? Ett kilogram av ämnet? Vilken är den rimligaste jämförelsen ifall man ska ta med sig ett bränsle ut i skogen och göra upp en eld?
Utifrån uppgiften så känns det som att mest rimligt att jämnföra hur mycket energi en mol av ämnet frigör vid förbräninng. Jag tänker i och med vi inte har mängde av bränslet. Eller är jag ute och cyklar?
Jag tycker tvärt om. Ifall du ska packa ned ett bränsle i ryggsäcken är det mer rimligt att jämföra hur mycket energi som 1 kg av ämnet friger. Det spelar ingen roll ifall ett ämne friger dubbelt så mycket energi per mol ifall du kan ta tio gånger så många mol av ett annat ämne och ändå släpa på samma vikt i ryggsäcken.
Okej jag förstår, men hur går jag tillväga ?
Du vet från reaktionsformeln att 1 mol kol frigör 394 kJ. Hur mycket väger 1 mol kol? Hur mycket frigör 1 gram kol? 1 kg kol?
Jag har fått fram lite svar. Bindningsenergin för koldioxid är 805 kJ/mol
Dock är det lite knepigt med butan samt Etanol.
Butan har C-H= 10 413*10=4130
samt C-C= 3 347*3= 3089
Sen då ?
Vad räknar du på nu? I ditt första inlägg har du redan skrivit reaktionsentalpierna för de tre förbränningarna du valde ut.
Ursäkta!
Jag tog fram fel siffror.
Så jag började om och fick fram detta.
Butan :Δ H -565 kJ/mol
Etanol : Δ H=-1726kJ/mol
koldioxid:Δ H 89 kJ/mol
Det som blev fel är att jag inte räknade för hela reaktionen. Eller är jag ute och cyklar?
Jag räknade på Bindnigsenergier
Jo, du ska räkna på hela reaktionen. Skriv en balanserad reaktionsformel. Räkna ihop bindningsenergierna hos reaktanterna respektive produkterna. Skillnaden mellan produkternas och reaktanternas totala bindningsenergi är ett uppskattat värde på reaktionsentalpin.
Okej men då har jag gjort rätt. utifrån infon ovanför betyder det att Koldioxid ger minst energi och etanol mest?
Koldioxid är inget bränsle. Det är en av slutprodukterna vid fullständig förbränning och kan inte förbrännas ytterligare. Menar du att det frigörs 89 kJ/mol när kolet förbränns?
Som jag skrev tidigare - vilket bränsle som ger mest energi beror på hur du jämför dem. Nu har du jämfört en mol av respektive bränsle, men du kommer att få andra svar om du jämför 1 kg av varje ämne, dvs räknar ut förbränningsentalpin med enheten kJ/kg istället för kJ/mol.
Om jag gick ut i skogen eller hade ett företag inom energibranschen skulle jag lägga större vikt på just vikten. Man köper bränslena per kg och det är kg som räknas när du ska bära runt bränslet i en ryggsäck. Mol är ett strikt kemiskt begrepp som saknar praktisk betydelse.
