Termokemi

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 2 januari 2019; kontroller kräver 6 redigeringar .

Termokemi  är en gren av kemisk termodynamik , vars uppgift är att bestämma och studera de termiska effekterna av reaktioner , samt att fastställa deras samband med olika fysikalisk -kemiska parametrar. En annan av termokemins uppgifter är mätning av ämnens värmekapacitet och fastställande av deras fasövergångar .

Termokemins grundläggande begrepp och lagar

Termokemiska ekvationer

Termokemiska reaktionsekvationer är ekvationer där de aggregerade tillstånden för dessa föreningar eller kristallografisk modifiering indikeras nära symbolerna för kemiska föreningar, och de numeriska värdena för termiska effekter anges på höger sida av ekvationen

Den viktigaste kvantiteten inom termokemi är standard bildningsvärme ( standard bildningsentalpi ). Standardvärmen (entalpi) för bildning av ett komplext ämne är värmeeffekten (förändring i standardentalpi) av reaktionen vid bildning av en mol av detta ämne från enkla ämnen i standardtillståndet. Standardentalpin för bildning av enkla ämnen i detta fall tas lika med noll.

I termokemiska ekvationer är det nödvändigt att ange ämnens aggregerade tillstånd med hjälp av bokstavsindex, och reaktionens värmeeffekt (ΔН) bör registreras separat, separerade med kommatecken. Till exempel den termokemiska ekvationen

4NH3 (g) + 3O2 ( g) → 2N2 ( g ) + 6H2O ( g), AH = -1531 kJ

visar att denna kemiska reaktion åtföljs av frigörandet av 1531 kJ värme, vid ett tryck av 101 kPa , och hänvisar till antalet mol av vart och ett av ämnena som motsvarar den stökiometriska koefficienten i reaktionsekvationen. Inom termokemi används också ekvationer där den termiska effekten tillskrivs en mol av den bildade substansen, med hjälp av fraktionskoefficienter om det behövs.

Den termiska effekten av en kemisk reaktion är lika med skillnaden mellan den totala entalpin för bildning av alla reaktionsprodukter och alla utgångsämnen, med hänsyn tagen till stökiometriska koefficienter (antal mol av reagerade ämnen). Det vill säga den termiska effekten av en kemisk reaktion beräknas med det allmänna uttrycket:

ΔH=(∑ΔH- produkter )-(∑ΔH- reagens )

Ju mer stabila reaktionsprodukterna är och ju högre den inre energin hos utgångsföreningarna är, desto högre blir reaktionens termiska effekt, vilket är en direkt följd av lagen om minimal energi och maximal entropi . För att beräkna de termiska effekterna av reaktioner under standardförhållanden används standardentalpier för bildning av föreningar hämtade från referenstabeller.

Hess lag

Termokemiska beräkningar är baserade på Hess-lagen: Den termiska effekten (∆H) av en kemisk reaktion (vid konstant Р och Т) beror på arten och det fysiska tillståndet hos de initiala ämnena (reagenserna) och reaktionsprodukterna och beror inte på dess flödesriktning.

Konsekvenser från Hess lag:

  1. De termiska effekterna av de direkta och omvända reaktionerna är lika stora och motsatta i tecken.
  2. Den termiska effekten av en kemisk reaktion (∆Н) är lika med skillnaden mellan summan av entalpierna för bildningen av reaktionsprodukterna och summan av entalpierna för bildningen av utgångsmaterialen, med hänsyn tagen till koefficienterna i reaktionen ekvation (det vill säga multiplicerad med dem).
  3. Termokemiska ekvationer (om termiska effekter ges för samma förhållanden) kan användas på exakt samma sätt som med vanliga algebraiska ekvationer [1] : i reaktionsekvationer kan du överföra termer från en del till en annan, förkorta formlerna för kemiska föreningar , ekvationer kan adderas , subtrahera den ena från den andra, multiplicera med konstanta koefficienter, etc. [2] , utan att glömma att de adderade, subtraherade eller reducerade ämnena måste vara i samma aggregationstillstånd [3] .

Hess lag kan skrivas som följande matematiska uttryck:

.

Med hjälp av Hess lag är det möjligt att beräkna entalpier för bildning av ämnen och värmeeffekter av reaktioner som inte går att mäta experimentellt.

Kirchhoffs lag

Kirchhoffs lag fastställer beroendet av den termiska effekten av en kemisk reaktion på temperaturen: temperaturkoefficienten för den termiska effekten av en kemisk reaktion är lika med förändringen i systemets värmekapacitet under reaktionen. Kirchhoffs lag ligger till grund för beräkningen av termiska effekter vid olika temperaturer.

Metoder för termokemi

De huvudsakliga experimentella metoderna för termokemi är kalorimetri , differentiell termisk analys och derivatografi .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Nenitescu K. , General Chemistry, 1968 , sid. 183.
  2. ↑ Krasnov K. S. et al. , Physical chemistry, bok. 1, 2001 , sid. 221.
  3. ↑ Manuilov A.V., Rodionov V.I. , Fundamentals of Chemistry for Children and Adults, 2014 , sid. 331.

Litteratur