Memprediksi tanda entalpi transisi alotropik fosfor

Aug 19 2020

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

2 BuckThorn Aug 19 2020 at 23:28

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.