リンの同素体遷移のエンタルピーの兆候を予測する
移行中のエンタルピーの兆候を予測する方法
$$\ce{P(s, white) -> P(s, red)}?$$
$\ce{P(s, red)}$ より安定しています $\ce{P(s, white)}$ 角度ひずみの解放による。
白リンからの赤リンの形成中に結合の切断と結合の形成の両方が起こるので、エンタルピーの兆候をどのように予測するのですか？
回答
エネルギーとエンタルピーの基本的な関係を利用できます。一定の温度と圧力で：
$$\Delta H_m = \Delta U_m + P\Delta V_m = \Delta U_m + PM (\frac{1}{\rho_{red}}-\frac{1}{\rho_{white}})$$
ここで、サブインデックスmはモル特性を示し、Mはモル質量です。ウィキペディアに掲載されている密度の値をとると、赤リンの密度は白よりも大幅に高いことがわかります（〜2.25 vs 1.82g / mL）。これは、反応中に体積が減少し、周囲がシステムに作用することを意味します。このデータから、次の値を概算できます。$P\Delta V$ 標準圧力（1バール）で：
$$\Delta H_m= \Delta U_m -\pu{0.32 J/mol} $$
さらに、ひずみの違いは、 $\Delta U_m<0$。これは、熱力学テーブルを調べることで確認できるように、エンタルピーの変化が負になるはずであることを意味します。Pの同素体を説明するウィキペディアのページ（またはCRCハンドブック）は、$\Delta H_m=\pu{-17.6 kJ/mol}$、したがって、体積収縮の補正は無視できると見なすことができます（そしてその結論に影響を与えません $\Delta H<0$）。興味深いことに、白リンは熱力学的に安定性が低くても、Pの標準状態と見なされます。