การทำนายสัญญาณของเอนทัลปีของการเปลี่ยนฟอสฟอรัสแบบอัลโลทรอปิก
วิธีทำนายสัญญาณของเอนทัลปีในช่วงการเปลี่ยนแปลง
$$\ce{P(s, white) -> P(s, red)}?$$
$\ce{P(s, red)}$ มีความเสถียรมากกว่า $\ce{P(s, white)}$ เนื่องจากการปลดปล่อยในมุมความเครียด
เนื่องจากในระหว่างการก่อตัวของฟอสฟอรัสแดงจากการทำลายพันธะฟอสฟอรัสขาวและการสร้างพันธะทั้งสองเกิดขึ้นจะทำนายสัญญาณของเอนทาลปีได้อย่างไร?
คำตอบ
คุณสามารถใช้ความสัมพันธ์พื้นฐานระหว่างพลังงานและเอนทาลปี ที่อุณหภูมิและความดันคงที่:
$$\Delta H_m = \Delta U_m + P\Delta V_m = \Delta U_m + PM (\frac{1}{\rho_{red}}-\frac{1}{\rho_{white}})$$
โดยที่ subindex m ป้ายคุณสมบัติโมลาร์และ M คือมวลโมลาร์ การรับค่าของความหนาแน่นที่โพสต์ในWikipediaบ่งชี้ว่าฟอสฟอรัสแดงมีความหนาแน่นสูงกว่าสีขาวอย่างมีนัยสำคัญ (~ 2.25 เทียบกับ 1.82 g / mL) ซึ่งหมายความว่าปริมาตรจะลดลงและสิ่งรอบข้างทำงานในระบบระหว่างการเกิดปฏิกิริยา จากข้อมูลนี้เราสามารถประมาณค่าของ$P\Delta V$ ที่ความดันมาตรฐาน (1 บาร์):
$$\Delta H_m= \Delta U_m -\pu{0.32 J/mol} $$
นอกจากนี้ความแตกต่างของความเครียดจะบ่งบอกว่า $\Delta U_m<0$. ซึ่งหมายความว่าการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีควรเป็นลบซึ่งสามารถตรวจสอบได้โดยการค้นหาตารางอุณหพลศาสตร์ หน้า Wikipedia ที่อธิบาย allotropes ของ P (หรืออีกทางเลือกหนึ่งคือ CRC handbook) ให้ค่าเป็น$\Delta H_m=\pu{-17.6 kJ/mol}$ดังนั้นการแก้ไขสำหรับการหดตัวของปริมาตรจะเห็นได้ว่าเล็กน้อย (และไม่มีผลต่อข้อสรุปที่ $\Delta H<0$). ที่น่าสนใจคือแม้ว่าฟอสฟอรัสขาวจะมีความเสถียรทางอุณหพลศาสตร์น้อยกว่า แต่ก็ถือว่าเป็นสถานะมาตรฐานของ P.