Termokémia

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. január 2-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 6 szerkesztést igényelnek .

A termokémia a kémiai termodinamika  egyik ága , amelynek feladata a reakciók termikus hatásainak meghatározása és tanulmányozása , valamint a különböző fizikai- kémiai paraméterekkel való kapcsolatuk megállapítása. A termokémia másik feladata az anyagok hőkapacitásának mérése és fázisátalakulási hőjének megállapítása .

A termokémia alapfogalmai és törvényei

Termokémiai egyenletek

A termokémiai reakcióegyenletek olyan egyenletek, amelyekben ezen vegyületek halmazállapotai vagy krisztallográfiai módosulása a kémiai vegyületek szimbólumai mellett, a termikus hatások számértékei pedig az egyenlet jobb oldalán vannak feltüntetve.

A termokémiában a legfontosabb mennyiség a standard képződéshő ( standard képződésentalpia ). Az összetett anyag képződésének standard hője (entalpia) az a hőhatás (a standard entalpia változása), amely annak a reakciónak a hőhatása (a standard entalpia változása), amely ezen anyag egy móljának normál állapotú egyszerű anyagokból képződik. Az egyszerű anyagok képződésének standard entalpiáját ebben az esetben nullának tekintjük.

A termokémiai egyenletekben betűindexekkel kell feltüntetni az anyagok aggregált állapotát , és külön, vesszővel elválasztva rögzíteni kell a reakció hőhatását (ΔН). Például a termokémiai egyenlet

4NH3 (g) + 3O 2 ( g ) → 2N2 (g) + 6H 2O (g), ΔH = -1531 kJ

ábra azt mutatja, hogy ezt a kémiai reakciót 1531 kJ hő felszabadulása kíséri 101 kPa nyomáson , és az egyes anyagok mólszámára vonatkozik, amely megfelel a reakcióegyenletben szereplő sztöchiometrikus együtthatónak. A termokémiában olyan egyenleteket is használnak, amelyekben a termikus hatást a képződött anyag egy móljának tulajdonítják, szükség esetén törtegyütthatókat használva.

A kémiai reakció termikus hatása megegyezik az összes reakciótermék és az összes kiindulási anyag képződési összentalpiája közötti különbséggel, figyelembe véve a sztöchiometrikus együtthatókat (a reagált anyagok mólszámát). Vagyis egy kémiai reakció termikus hatását az általános kifejezéssel számítjuk ki:

ΔH=(∑ΔH termékek )-(∑ΔH reagensek )

Így minél stabilabbak a reakciótermékek és minél nagyobb a kiindulási vegyületek belső energiája, annál nagyobb a reakció hőhatása, ami a minimális energia és a maximális entrópia törvényének egyenes következménye . A reakciók hőhatásainak standard körülmények között történő kiszámításához a referenciatáblázatokból vett standard képződési entalpiákat használjuk.

Hess törvénye

A hőkémiai számítások a Hess-törvényen alapulnak: A kémiai reakció hőhatása (∆H) (állandó Р és Т mellett) a kiindulási anyagok (reagensek) és reakciótermékek természetétől és fizikai állapotától függ, és nem függ a áramlásának iránya.

A Hess-törvény következményei:

1. A direkt és fordított reakciók termikus hatásai egyenlő nagyságúak, és ellentétes előjelűek.
2. A kémiai reakció termikus hatása (∆Н) egyenlő a reakciótermékek képződési entalpiáinak összege és a kiindulási anyagok képződési entalpiáinak összege közötti különbséggel, figyelembe véve a reakció együtthatóit. egyenletet (vagyis megszorozva velük).
3. A termokémiai egyenletek (ha a termikus hatásokat azonos feltételek mellett adják meg) pontosan ugyanúgy kezelhetők, mint a közönséges algebrai egyenletekkel [1] : a reakcióegyenletekben átvihet kifejezéseket egyik részből a másikba, lerövidítheti a kémiai vegyületek képleteit. , az egyenletek összeadhatók , kivonhatók a másikból, szorozhatók állandó együtthatókkal stb. [2] , nem feledkezve meg arról, hogy a hozzáadott, kivont vagy redukált anyagoknak ugyanabban az aggregált állapotban kell lenniük [3] .

A Hess-törvény a következő matematikai kifejezéssel írható fel:

.

A Hess-törvény segítségével ki lehet számítani a kísérletileg nem mérhető anyagok képződési entalpiáit és a reakciók hőhatásait.

Kirchhoff törvénye

A Kirchhoff-törvény megállapítja a kémiai reakció termikus hatásának a hőmérséklettől való függését: a kémiai reakció termikus hatásának hőmérsékleti együtthatója megegyezik a rendszer hőkapacitásának változásával a reakció során. A Kirchhoff-törvény a különböző hőmérsékleti hőhatások számításának alapja.

A termokémia módszerei

A termokémia fő kísérleti módszerei a kalorimetria , a differenciális hőelemzés és a derivatográfia .

Lásd még

• Kémiai reakció termikus hatása
• kémiai egyenlet
• Kalorimetria

Jegyzetek

1. ↑ Nenitescu K. , Általános kémia, 1968 , p. 183.
2. ↑ Krasnov K. S. et al. , Fizikai kémia, könyv. 1, 2001 , p. 221.
3. ↑ Manuilov A.V., Rodionov V.I. , A kémia alapjai gyermekeknek és felnőtteknek, 2014 , p. 331.

Irodalom

• Ablesimov N. E. A kémia összefoglalója: Referencia és oktatási segédlet az általános kémiáról - Habarovszk: A Távol-keleti Állami Vasúti Műszaki Egyetem kiadója, 2005. - 84 p.
• Ablesimov N.E.  Hány kémia van a világon? 2. rész // Kémia és élet - XXI. század. - 2009. - 6. sz. - S. 34-37.
• Lézeres termokémia: [előadások] / Karlov N.V. , Kirichenko N.A. , Lukjancsuk B.S. - M.: Nauka, 1992. - 295, [1] p. : ill.; 22 cm; ISBN 5-02-014852-0 (ford.)
• Karyakin NV  A kémiai termodinamika alapjai: Tankönyv egyetemek számára. — M.: Academia, 2003. — 464 p.
• Krasnov K. S., Vorobyov N. K., Godnev I. N. et al. Fizikai kémia. 1. könyv Az anyag szerkezete. Termodinamika / Szerk. K. S. Krasznova. - 3. kiadás, Rev. - M . : Felsőiskola , 2001. - T. 1. - 512 p. - (Tankönyvek egyetemek számára. Szakirodalom). — ISBN 5-06-004025-9.
• Manuilov A.V., Rodionov V.I. A kémia alapjai gyerekeknek és felnőtteknek. — M .: Tsentrpoligraf , 2014. — 415 p. - ISBN 978-5-227-05367-1.
• A. V. Manuilov, V. I. Rodionov A kémia alapjai. Elektronikus tankönyv.
• Nenitescu K. Általános kémia / Per. románból, szerk. A. V. Ablova . — M .: Mir , 1968. — 816 p.