Memprediksi tanda entalpi transisi alotropik fosfor
Bagaimana memprediksi tanda entalpi selama transisi
$$\ce{P(s, white) -> P(s, red)}?$$
$\ce{P(s, red)}$ lebih stabil dari $\ce{P(s, white)}$ karena pelepasan dalam regangan sudut.
Karena selama pembentukan fosfor merah dari ikatan fosfor putih putus dan terjadi pembentukan ikatan, bagaimana cara memprediksi tanda entalpi?
Jawaban
Anda dapat menggunakan hubungan fundamental antara energi dan entalpi. Pada suhu dan tekanan konstan:
$$\Delta H_m = \Delta U_m + P\Delta V_m = \Delta U_m + PM (\frac{1}{\rho_{red}}-\frac{1}{\rho_{white}})$$
dimana subindeks m memberi label sifat molar dan M adalah massa molar. Mengambil nilai kepadatan yang diposting di Wikipedia menunjukkan bahwa fosfor merah memiliki kepadatan yang jauh lebih tinggi daripada putih (~ 2.25 vs 1.82 g / mL). Ini berarti volume berkurang dan lingkungan bekerja pada sistem selama reaksi. Dari data ini seseorang dapat memperkirakan nilai$P\Delta V$ pada tekanan standar (1 bar):
$$\Delta H_m= \Delta U_m -\pu{0.32 J/mol} $$
Selain itu perbedaan regangan akan menunjukkan hal itu $\Delta U_m<0$. Ini berarti bahwa perubahan entalpi harus negatif, seperti yang dapat dibuktikan dengan melihat tabel termodinamika. Halaman Wikipedia yang menjelaskan alotrop P (atau sebagai alternatif buku pegangan CRC) memberikan nilai$\Delta H_m=\pu{-17.6 kJ/mol}$, sehingga koreksi kontraksi volume dapat dianggap dapat diabaikan (dan tidak mempengaruhi kesimpulan bahwa $\Delta H<0$). Menariknya, meskipun fosfor putih kurang stabil secara termodinamika, ia dianggap sebagai keadaan standar P.