Névterek
Oldalműveletek
Termokémia (gr. termoszból, hőből és kémiából). A hőenergia kémiai reakciókban végbemenő átalakulásainak tanulmányozásából áll, amelyek a termodinamika kémiai alkalmazásaként jelennek meg. Gyakran belegondolhatunk abba, hogy a kémiai reakciók állandó nyomáson (nyitott atmoszféra, azaz P = 1 atm) vagy állandó térfogaton (annak a tartálynak a térfogatánál zajlanak le, ahol végrehajtják). A folyamat során kicserélt hő egyenértékű a reakció entalpia változásával. qp = ΔrH. Az ilyen körülmények között kicserélt hő egyenértékű a reakció belső energiájának változásával. qv = ΔrU
Összegzés
- 1 Termokémia
- 2 Állapotváltozók
- 3 Kialakulási hő)
- 4 A reakciók típusai az entalpia szerint
- 4.1 Endoterm reakciók
- 4.2 Exoterm reakciók
- 5 Állapotfunkciók
- 6 Az entalpia szokásos változásai
- 6.1 A vegyületképződés entalpiái
- 7 Forrás
- 8 Külső linkek
Termokémia
A termokémia a kémiai reakciók során bekövetkező energetikai változásokat tanulmányozza. A kémiai reakció során átvitt hő a követett úttól függ, mivel a hő nem az állapot függvénye. A kémiai reakciókat azonban általában P = cte vagy V = cte hőmérsékleten hajtják végre, ami megkönnyíti a vizsgálatukat. A leggyakoribb a P = cte-nál végrehajtott kémiai reakciók helyzete, és ezekben az átadott hő az entalpia változása, amely a reakciót kíséri, és amelyet "reakció-entalpiaként" neveznek. Az entalpia állapotfüggvény, ezért változása nem függ a pályától.
Azokat a reakciókat, ahol az entalpia változás pozitív (a reakcióban elnyelt hő), endoterm reakcióknak nevezzük, míg azokat, amelyeknek az entalpia változása negatív (a rendszer által a reakció során felszabaduló hő) exoterm reakciókat nevezünk.
Ha az endoterm reakciót adiabatikus falak rendszerében hajtják végre, a reakció következtében csökken a rendszer hőmérséklete. Ha a reakció exoterm és egy adiabatikus falú edényben megy végbe, a rendszer végső hőmérséklete megnő.
Ha a rendszer falai diatermikusak, akkor a rendszer hőmérséklete állandó marad, függetlenül az összetétel megváltozása miatt bekövetkező energiaátadástól.
Állapotváltozók
Ezek olyan mennyiségek, amelyek a folyamat során változhatnak (például kémiai reakció során)
- Nyomás.
- Hőfok.
- Hangerő.
- Koncentráció.
Kialakulás hője)
Az entalpikus növekedés (DH) fordul elő, amikor egy bizonyos vegyület mólja keletkezik az elemekből normál fizikai állapotban (normál körülmények között).
DHf0-ként fejezik ki. Ez egy "moláris hő", vagyis a DH0 és a képződött termék móljainak hányadosa. Ezért kJ/mol-ban mérjük.
A reakció hője, Qr, a rendszer által elnyelt energia, amikor a reakció termékeit a reagensekkel azonos hőmérsékletre hozzák. A termékek és a reagensek termodinamikai állapotainak teljes meghatározásához meg kell adni a nyomást is. Ha ugyanazt a nyomást vesszük mindkettőre, a reakció hője megegyezik a rendszer entalpia változásával, DH r. Ebben az esetben írhatunk: Qr = DHr
A reakció hőjét a képződés hőiből számítjuk. A reakció hője: az energia változása a kémiai kötés megszakadásakor vagy kialakulásakor következik be. A reakció hőjét általában kalóriákban vagy kilokalóriákban (Kcal) fejezik ki. Jelenleg a joule-t (J) is használják energia mértékeként, amikor kémiai változásokról beszélünk.
A reakció hője különböző neveket adhat a reakcióban bekövetkező változás típusától függően. Ezután nevezhetjük: képződési hő, égési hő, semlegesítési hő stb.
A kémia ezen része a termokémia tanulmányozásának tárgya, amelyet meghatározhatunk, mivel az ágazat a kémiai reakciókat kísérő kalóriaenergia-változásokat tanulmányozza. A reakcióhő meghatározásakor ismert a reakcióban felszabaduló vagy abszorbeált hőmennyiség a reaktánsokkal azonos hőmérsékleten. Ha az energiaelnyelés a kémiai reakcióban bekövetkezik, akkor ezt endotermnek, máskülönben az energia felszabadulását exotermnek nevezzük.
Ennek a kérdésnek a kezeléséhez kezelnie kell az entalpia fogalmát, amelyet a kémia H betűvel szimbolizál, és tudnia kell, hogy ez egy állandó nyomás által leadott vagy felszívódó hő; és ezt a kapott anyagok és a reagensek hőváltozásának kiszámításával határozzuk meg.
Ezt a meghatározást nevezzük entalpia változásnak, VH-nak. Ennek az eredménynek vagy értéknek a jele azt jelzi, hogy hőelválasztás vagy abszorpció történt-e. A különbség vagy variáció által megadott érték azt jelzi, hogy mind a reagensek, mind a termékek a tömegükre jellemző hőt tartalmaznak. A hőtartalom annak az energiának a mértéke, amelyet az anyag felhalmozódik a képződése során.
Ha az entalpia változásának értéke pozitív, a reakció során hőfelvétel volt; és ha negatív, akkor az ellenkezőjét jelenti, hogy hőelvezetés történt.
A reakciók típusai az entalpia szerint
Endoterm reakciók
Ezek azok a reakciók, ahol a hő elnyelődik, ez azt jelenti, hogy a keletkező anyagok vagy termékek (EP) molekuláinak energiája nagyobb, mint a reagensek molekuláinak energiája (ER).
A közeg, ahol ilyen típusú reakció fordul elő, lehűl.
Exoterm reakciók
Ezek azok a reakciók, amelyekben hő szabadul fel, ez azt jelenti, hogy a keletkező anyagok vagy termékek (EP) molekuláinak energiája kisebb, mint a reagensek molekuláinak energiája (ER).
A közeget, ahol ilyen típusú reakció fordul elő, melegítenek.
Állami funkciók
Olyan állapotváltozók, amelyeknek egyedi értéke van a rendszer minden állapotára vonatkozóan. Változása csak a kezdeti és a végső állapottól függ, és nem a kialakult úttól. Ezek állapotfüggvények: nyomás, hőmérséklet, belső energia, entalpia. NEM: hő, munka.
A reakció standard entalpia változásai
A kémiai reakció termodinamikai szempontból történő tanulmányozásához úgy tekintjük, hogy a kiindulási állapot a tiszta és elválasztott reagensekből áll, a végső állapot pedig a szintén tiszta és elválasztott reakciótermékekből áll. Az egyes anyagok termodinamikai tulajdonságai különbözőek, ezért egy kémiai reakcióval együtt jár a rendszer termodinamikai funkcióinak megváltozása. Ennek a változásnak az értékelése érdekében az egyes anyagok (H, Cp, S, G.) termodinamikai tulajdonságait táblázatos formában közöljük.
Általában a táblázatos entalpia értékek a vegyi anyagoknak a hagyományos állapotukban megadott értékekre vonatkoznak. Az anyag hagyományos állapotát önkényesen választjuk az anyag normál vagy standard állapotának 25 ° C-on és 1 bar nyomáson.
Normál vagy normál állapot: Az anyag standard állapota a legstabilabb tiszta formája, 1 bar nyomáson és a megadott hőmérsékleten. Ha az anyag ezen a nyomáson és hőmérsékleten gáz, akkor a standard állapotot úgy választják meg, amelyben a gáz ideális gázként viselkedik. Ideális folyékony oldatok (vagy ideális szilárd oldatok) esetén az egyes komponensek standard állapotát folyadéknak (vagy tiszta szilárd anyagnak) választják az oldat T és P értékénél (vagy P = 1 bar értéknél), valójában kevés a különbség ha a nyomás nem túl magas).
Ideális híg oldatok esetén az oldószer standard állapotát választjuk folyadéknak (vagy tiszta szilárd anyagnak) az oldat T és P pontján, azonban az oldott anyag standard állapota fiktív állapot a T és P az oldódás, amely az oldott anyag tulajdonságainak extrapolálásából származik nagyon híg oldatokban arra a határesetre, amelyben moláris frakciója 1. Nem ideális oldatok esetén két különböző konvenció létezik, az egyik az ideális állapot normál állapotának megválasztásával jár. oldatok, és a másik az ideális híg oldatoké (meg kell határozni a megállapodást, mert mindenesetre ezt be kell tartani, ami más μi0, ai és γi értéket jelent).
Minden hőmérsékleti értékhez egy adott tiszta anyag egyetlen normális állapota van, ezt az állapotot a T hőmérsékleten standard moláris entalpia képviseli és leolvassák.
Önkényesen az egyes elemek moláris entalpiáját 1 bar nyomáson és 25 ° C hőmérsékleten nullának vesszük. Vannak olyan elemek, mint a szén, amelyek különböző allotróp formákkal rendelkeznek, a gyémánt és a grafit. Az ilyen elemek esetében 25 ° C-on és 1 bar nyomáson stabil formát veszünk referenciaanyagként. Ebben az esetben a legstabilabb forma a grafit, és az entalpiája nulla, de a gyémánté nem nulla. Ez a tetszőleges konvenció olyan elemekre vonatkozik, amelyek nem vegyületekre vonatkoznak, kivéve a homonukleáris diatomikus gázokat.
A vegyületképződés entalpiái
A vegyületek képződésének entalpiajának kiszámításához 298 K és P = 1 bar nyomáson haladjon át egy sor lépést
1) Ha az összes elem 298 K nyomáson és P = 1 bar nyomáson van, akkor az entalpia-variációt az ideális gázból a valós gázzá történő átalakuláshoz kell kiszámítani, a kifejezett körülmények között, mivel az ideális gázokat a laboratóriumban nem kezelik.
2) A tiszta elemek 298 K és P = 1 bar nyomáson történő keverése esetén bekövetkező entalpia-változást kaloriméterben mérjük.
3) Ha a reakció nem P és T ilyen körülményei között megy végbe, akkor az eljárás entalpia-változata, amely abból áll, hogy a keveréket 298 K és P = 1 bar értékekből hozzuk olyan körülményekbe, amelyekben a vegyület képződik.
4) Kaloriméterben mérjük annak a reakciónak az entalpia-variációját, amelyben a vegyület képződik az elemekből, ha elérik azokat a körülményeket, amelyek között a reakció lejátszódik.
5) És végül kiszámoljuk az eljárás entalpia-variációját, amikor a vegyületet a 4. szakaszban kapott körülményekből a standard állapotba vesszük 298 K hőmérsékleten.
A standard képződési entalpia-variáció 298 K-nál az 5 szakasz összege, bár a legfontosabb hozzájárulás a 4. szakasznak megfelelő. Ily módon a vegyületek 298 K-nál képződő entalpiainak értékei táblázatosak.