Termokemi

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. januar 2019; checks kræver 6 redigeringer .

Termokemi  er en gren af ​​kemisk termodynamik , hvis opgave er at bestemme og studere de termiske virkninger af reaktioner , samt at etablere deres forhold til forskellige fysisk-kemiske parametre. En anden af ​​termokemiens opgaver er måling af stoffers varmekapacitet og etablering af deres faseovergangsvarme .

Grundlæggende begreber og love for termokemi

Termokemiske ligninger

Termokemiske reaktionsligninger er ligninger, hvor de samlede tilstande af disse forbindelser eller krystallografisk modifikation er angivet nær symbolerne for kemiske forbindelser, og de numeriske værdier for termiske effekter er angivet på højre side af ligningen

Den vigtigste størrelse i termokemi er standard dannelsesvarme ( standard dannelsesentalpi ). Standardvarmen (entalpien) for dannelsen af ​​et komplekst stof er varmeeffekten (ændringen i standardentalpien) af reaktionen ved dannelsen af ​​et mol af dette stof fra simple stoffer i standardtilstanden. Standardentalpien for dannelse af simple stoffer i dette tilfælde tages lig med nul.

I termokemiske ligninger er det nødvendigt at angive de samlede tilstande af stoffer ved hjælp af bogstavindekser, og reaktionens varmeeffekt (ΔН) skal registreres separat, adskilt med kommaer. For eksempel den termokemiske ligning

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

viser, at denne kemiske reaktion er ledsaget af frigivelse af 1531 kJ varme, ved et tryk på 101 kPa , og henviser til antallet af mol af hvert af stofferne, der svarer til den støkiometriske koefficient i reaktionsligningen. I termokemi bruges også ligninger, hvor den termiske effekt tilskrives et mol af det dannede stof, ved hjælp af fraktionskoefficienter, hvis det er nødvendigt.

Den termiske virkning af en kemisk reaktion er lig med forskellen mellem den totale dannelsesentalpi af alle reaktionsprodukter og alle udgangsstoffer, under hensyntagen til støkiometriske koefficienter (antal mol af reagerede stoffer). Det vil sige, at den termiske effekt af en kemisk reaktion beregnes ved det generelle udtryk:

ΔH=(∑ΔH- produkter )-(∑ΔH- reagenser )

Jo mere stabile reaktionsprodukterne er og jo højere den indre energi af udgangsforbindelserne er, jo højere er reaktionens termiske effekt, som er en direkte konsekvens af loven om minimumsenergi og maksimal entropi . For at beregne de termiske virkninger af reaktioner under standardbetingelser anvendes standardentalpier for dannelse af forbindelser taget fra referencetabeller.

Hess' lov

Termokemiske beregninger er baseret på Hess-loven: Den termiske effekt (∆H) af en kemisk reaktion (ved konstant Р og Т) afhænger af arten og den fysiske tilstand af de oprindelige stoffer (reagenser) og reaktionsprodukter og afhænger ikke af retning af dens strømning.

Konsekvenser fra Hess-loven:

  1. De termiske virkninger af de direkte og omvendte reaktioner er lige store og modsatte i fortegn.
  2. Den termiske virkning af en kemisk reaktion (∆Н) er lig med forskellen mellem summen af ​​dannelsesentalpierne af reaktionsprodukterne og summen af ​​dannelsesentalpierne af udgangsmaterialerne, taget under hensyntagen til koefficienterne i reaktionen ligning (det vil sige ganget med dem).
  3. Termokemiske ligninger (hvis termiske effekter er givet for de samme forhold) kan betjenes på nøjagtig samme måde som med almindelige algebraiske ligninger [1] : i reaktionsligninger kan du overføre led fra en del til en anden, forkorte formlerne for kemiske forbindelser , ligninger kan tilføjes , trække den ene fra den anden, gange med konstante koefficienter osv. [2] , ikke at glemme, at de tilføjede, subtraherede eller reducerede stoffer skal være i samme aggregeringstilstand [3] .

Hess' lov kan skrives som følgende matematiske udtryk:

.

Ved hjælp af Hess' lov er det muligt at beregne entalpierne for dannelse af stoffer og varmeeffekterne af reaktioner, der ikke kan måles eksperimentelt.

Kirchhoffs lov

Kirchhoffs lov fastslår afhængigheden af ​​den termiske effekt af en kemisk reaktion på temperaturen: temperaturkoefficienten for den termiske effekt af en kemisk reaktion er lig med ændringen i systemets varmekapacitet under reaktionen. Kirchhoffs lov ligger til grund for beregningen af ​​termiske effekter ved forskellige temperaturer.

Metoder til termokemi

De vigtigste eksperimentelle metoder inden for termokemi er kalorimetri , differentiel termisk analyse og derivatografi .

Se også

Noter

  1. ↑ Nenitescu K. , General Chemistry, 1968 , s. 183.
  2. ↑ Krasnov K. S. et al. , Fysisk kemi, bog. 1, 2001 , s. 221.
  3. ↑ Manuilov A.V., Rodionov V.I. , Fundamentals of Chemistry for Children and Adults, 2014 , s. 331.

Litteratur