Parunāsim par to, kas ir veidošanās siltums, kā arī definēsim tos nosacījumus, kurus sauc par standarta. Lai izprastu šo jautājumu, mēs noskaidrosim atšķirības starp vienkāršām un sarežģītām vielām. Lai konsolidētu jēdzienu "veidošanās siltums", apsveriet īpašus ķīmiskos vienādojumus.
Vielu veidošanās standarta entalpija
Oglekļa un gāzveida ūdeņraža mijiedarbības reakcijā atbrīvojas 76 kJ enerģijas. Šajā gadījumā šis skaitlis ir ķīmiskās reakcijas termiskais efekts. Bet tas ir arī metāna molekulas veidošanās siltums no vienkāršām vielām. "Kāpēc?" - tu jautā. Tas ir saistīts ar faktu, ka sākotnējie komponenti bija ogleklis un ūdeņradis. 76 kJ / mol būs enerģija, ko ķīmiķi sauc par "veidošanās siltumu".
Datu tabulas
Termoķīmijā ir daudz tabulu, kas norāda dažādu ķīmisko vielu veidošanās siltumus no vienkāršām vielām. Piemēram, tādas vielas veidošanās siltums, kuras formula ir CO2, gāzveida stāvoklīir indekss 393,5 kJ/mol.
Praktiskā vērtība
Kāpēc mums ir vajadzīgas šīs vērtības? Veidošanās siltums ir vērtība, ko izmanto, aprēķinot jebkura ķīmiskā procesa siltuma efektu. Lai veiktu šādus aprēķinus, būs jāpiemēro termoķīmijas likums.
Termoķīmija
Viņš ir pamatlikums, kas izskaidro ķīmiskās reakcijas procesā novērotos enerģētiskos procesus. Mijiedarbības laikā reaģējošā sistēmā tiek novērotas kvalitatīvas pārvērtības. Dažas vielas pazūd, to vietā parādās jaunas sastāvdaļas. Šādu procesu pavada izmaiņas iekšējā enerģētiskajā sistēmā, kas izpaužas darba vai siltuma veidā. Darbam, kas saistīts ar paplašināšanos, ir minimālais ķīmisko pārvērtību indikators. Siltums, kas izdalās, pārveidojot vienu sastāvdaļu citā vielā, var būt liels.
Ja ņemam vērā dažādas pārvērtības, gandrīz visiem ir noteikta siltuma daudzuma absorbcija vai izdalīšanās. Lai izskaidrotu notiekošās parādības, tika izveidota īpaša sadaļa - termoķīmija.
Hesas likums
Pateicoties pirmajam termodinamikas likumam, kļuva iespējams aprēķināt termisko efektu atkarībā no ķīmiskās reakcijas apstākļiem. Aprēķini ir balstīti uz termoķīmijas pamatlikumu, proti, Hesa likumu. Mēs sniedzam tā formulējumu: ķīmiskās transformācijas termiskais efektssaistīts ar vielas dabu, sākotnējo un galīgo stāvokli, tas nav saistīts ar veidu, kā tiek veikta mijiedarbība.
Kas izriet no šī formulējuma? Noteikta produkta iegūšanas gadījumā nav jāizmanto tikai viena mijiedarbības iespēja, reakciju iespējams veikt dažādos veidos. Jebkurā gadījumā neatkarīgi no tā, kā jūs iegūstat vēlamo vielu, procesa termiskais efekts būs vienāds. Lai to noteiktu, ir nepieciešams summēt visu starpposma pārvērtību termiskos efektus. Pateicoties Hesa likumam, kļuva iespējams veikt termisko efektu skaitlisko rādītāju aprēķinus, ko kalorimetrā nav iespējams veikt. Piemēram, kvantitatīvi oglekļa monoksīda vielas veidošanās siltums tiek aprēķināts pēc Hesa likuma, bet ar parastajiem eksperimentiem to noteikt nevarēs. Tāpēc tik svarīgas ir īpašas termoķīmiskās tabulas, kurās dažādām vielām tiek ievadītas skaitliskās vērtības, kas noteiktas standarta apstākļos
Svarīgi punkti aprēķinos
Ņemot vērā, ka veidošanās siltums ir reakcijas termiskais efekts, attiecīgās vielas agregācijas stāvoklis ir īpaši svarīgs. Piemēram, veicot mērījumus, par oglekļa standarta stāvokli ir ierasts uzskatīt grafītu, nevis dimantu. Tiek ņemts vērā arī spiediens un temperatūra, tas ir, apstākļi, kādos sākotnēji atradās reaģējošās sastāvdaļas. Šie fizikālie lielumi var būtiski ietekmēt mijiedarbību, palielināt vai samazināt enerģētisko vērtību. Lai veiktu pamata aprēķinus,termoķīmija, ir ierasts izmantot īpašus spiediena un temperatūras rādītājus.
Standarta nosacījumi
Tā kā vielas veidošanās siltums ir enerģijas efekta lieluma noteikšana standarta apstākļos, mēs tos izdalīsim atsevišķi. Temperatūra aprēķiniem ir izvēlēta 298 K (25 grādi pēc Celsija), spiediens - 1 atmosfēra. Turklāt svarīgs punkts, kam vērts pievērst uzmanību, ir fakts, ka jebkuras vienkāršas vielas veidošanās siltums ir nulle. Tas ir loģiski, jo vienkāršas vielas pašas neveidojas, tas ir, to veidošanai netiek tērēta enerģija.
Termoķīmijas elementi
Šai mūsdienu ķīmijas sadaļai ir īpaša nozīme, jo tieši šeit tiek veikti svarīgi aprēķini, iegūti konkrēti rezultāti, kas tiek izmantoti siltumenerģētikā. Termoķīmijā ir daudz jēdzienu un terminu, ar kuriem ir svarīgi darboties, lai iegūtu vēlamos rezultātus. Entalpija (ΔH) norāda, ka ķīmiskā mijiedarbība notikusi slēgtā sistēmā, citi reaģenti neietekmēja reakciju, spiediens bija nemainīgs. Šis precizējums ļauj runāt par veikto aprēķinu precizitāti.
Atkarībā no tā, kāda veida reakcija tiek ņemta vērā, iegūtā termiskā efekta lielums un zīme var ievērojami atšķirties. Tātad visām transformācijām, kas saistītas ar vienas sarežģītas vielas sadalīšanos vairākos vienkāršākos komponentos, tiek pieņemta siltuma absorbcija. Daudzu izejvielu apvienošanas reakcijas vienā sarežģītākā produktā tiek pavadītasatbrīvojot ievērojamu enerģijas daudzumu.
Secinājums
Atrisinot jebkuru termoķīmisko uzdevumu, tiek izmantots viens un tas pats darbību algoritms. Pirmkārt, saskaņā ar tabulu katram sākuma komponentam, kā arī reakcijas produktiem nosaka veidošanās siltuma vērtību, neaizmirstot par agregācijas stāvokli. Turklāt, bruņojušies ar Hesa likumu, viņi izveido vienādojumu, lai noteiktu vēlamo vērtību.
Īpaša uzmanība jāpievērš stereoķīmisko koeficientu ņemšanai vērā, kas atrodas pirms sākotnējās vai galīgās vielas konkrētā vienādojumā. Ja reakcijā ir vienkāršas vielas, tad to standarta veidošanās siltumi ir vienādi ar nulli, tas ir, šādas sastāvdaļas neietekmē aprēķinos iegūto rezultātu. Mēģināsim izmantot saņemto informāciju konkrētai reakcijai. Ja par piemēru ņemam tīra metāla veidošanās procesu no dzelzs oksīda (Fe3+), mijiedarbojoties ar grafītu, tad uzziņu grāmatā jūs varat atrast vērtības. no standarta veidošanās siltuma. Dzelzs oksīdam (Fe3+) tas būs –822,1 kJ/mol, grafītam (vienkāršai vielai) tas ir vienāds ar nulli. Reakcijas rezultātā veidojas oglekļa monoksīds (CO), kuram šī indikatora vērtība ir 110,5 kJ / mol, un izdalītajam dzelzs veidošanās siltums atbilst nullei. Dotās ķīmiskās mijiedarbības standarta veidošanās siltuma ierakstu raksturo šādi:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
AnalīzeNo skaitliskā rezultāta, kas iegūts saskaņā ar Hesa likumu, mēs varam izdarīt loģisku secinājumu, ka šis process ir endotermiska transformācija, tas ir, tas ietver enerģijas patēriņu dzelzs reducēšanās reakcijai no tā trīsvērtīgā oksīda.
