Termochimie

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 2 ianuarie 2019; verificările necesită 6 modificări .

Termochimia  este o ramură a termodinamicii chimice , a cărei sarcină este de a determina și studia efectele termice ale reacțiilor , precum și de a stabili relația acestora cu diferiți parametri fizico -chimici. O altă sarcină a termochimiei este măsurarea capacităților termice ale substanțelor și stabilirea căldurilor lor de tranziții de fază .

Concepte de bază și legile termochimiei

Ecuații termochimice

Ecuațiile reacțiilor termochimice sunt ecuații în care stările agregate ale acestor compuși sau modificările cristalografice sunt indicate lângă simbolurile compușilor chimici, iar valorile numerice ale efectelor termice sunt indicate în partea dreaptă a ecuației.

Cea mai importantă cantitate în termochimie este căldura standard de formare ( entalpia standard de formare ). Căldura standard (entalpia) de formare a unei substanțe complexe este efectul de căldură (modificarea entalpiei standard) al reacției de formare a unui mol din această substanță din substanțe simple în stare standard. Entalpia standard de formare a substanțelor simple în acest caz este luată egală cu zero.

În ecuațiile termochimice, este necesar să se indice stările agregate ale substanțelor folosind indici de litere, iar efectul de căldură al reacției (ΔН) trebuie înregistrat separat, separat prin virgule. De exemplu, ecuația termochimică

4NH 3 (g) + 3O 2 (g) → 2N 2 (g) + 6H 2 O (g), ΔH = -1531 kJ

arată că această reacție chimică este însoțită de degajarea a 1531 kJ de căldură, la o presiune de 101 kPa , și se referă la numărul de moli ai fiecărei substanțe care corespunde coeficientului stoichiometric din ecuația de reacție. În termochimie se folosesc și ecuații în care efectul termic este atribuit unui mol din substanța formată, folosind coeficienți fracționali dacă este necesar.

Efectul termic al unei reacții chimice este egal cu diferența dintre entalpia totală de formare a tuturor produselor de reacție și a tuturor substanțelor inițiale, ținând cont de coeficienții stoichiometrici (numărul de moli de substanțe reacţionate). Adică, efectul termic al unei reacții chimice este calculat prin expresia generală:

ΔH=(∑ΔH produse )-(∑ΔH reactivi )

Astfel, cu cât produsele de reacție sunt mai stabile și cu cât energia internă a compușilor de pornire este mai mare, cu atât efectul termic al reacției este mai mare, care este o consecință directă a legii energiei minime și entropiei maxime . Pentru a calcula efectele termice ale reacțiilor în condiții standard, se folosesc entalpii standard de formare a compușilor luate din tabelele de referință.

Legea lui Hess

Calculele termochimice se bazează pe legea Hess: Efectul termic (∆H) al unei reacții chimice (la constante Р și Т) depinde de natura și starea fizică a substanțelor inițiale (reactivilor) și a produselor de reacție și nu depinde de direcția curgerii sale.

Consecințele din legea lui Hess:

  1. Efectele termice ale reacțiilor directe și inverse sunt egale ca mărime și semn opus.
  2. Efectul termic al unei reacții chimice (∆Н) este egal cu diferența dintre suma entalpiilor de formare a produselor de reacție și suma entalpiilor de formare a materiilor prime, luând în considerare coeficienții din reacție. ecuație (adică înmulțită cu ele).
  3. Ecuațiile termochimice (dacă sunt date efecte termice pentru aceleași condiții) pot fi operate exact în același mod ca în ecuațiile algebrice obișnuite [1] : în ecuațiile de reacție, puteți transfera termeni dintr-o parte în alta, scurtați formulele compușilor chimici , se pot adăuga ecuații , se scădea una din alta, se înmulțesc cu coeficienți constanți etc. [2] , fără a uita că substanțele adăugate, scăzute sau reduse trebuie să fie în aceeași stare de agregare [3] .

Legea lui Hess poate fi scrisă ca următoarea expresie matematică:

.

Cu ajutorul legii lui Hess se pot calcula entalpiile de formare a substanțelor și efectele termice ale reacțiilor care nu pot fi măsurate experimental.

Legea lui Kirchhoff

Legea lui Kirchhoff stabilește dependența efectului termic al unei reacții chimice de temperatură: coeficientul de temperatură al efectului termic al unei reacții chimice este egal cu modificarea capacității termice a sistemului în timpul reacției. Legea lui Kirchhoff stă la baza calculului efectelor termice la diferite temperaturi.

Metode de termochimie

Principalele metode experimentale ale termochimiei sunt calorimetria , analiza termică diferenţială şi derivatografia .

Vezi și

Note

  1. ↑ Nenitescu K. , Chimie generală, 1968 , p. 183.
  2. ↑ Krasnov K. S. et al. , Physical chemistry, carte. 1, 2001 , p. 221.
  3. ↑ Manuilov A.V., Rodionov V.I. , Fundamentele chimiei pentru copii și adulți, 2014 , p. 331.

Literatură