Räägime sellest, mis on moodustumise kuumus, ja määratleme ka need tingimused, mida nimetatakse standardseteks. Selle probleemi mõistmiseks selgitame välja lihtsate ja keerukate ainete erinevused. Mõiste "moodustamissoojus" konsolideerimiseks kaaluge konkreetseid keemilisi võrrandeid.
Ainete moodustumise standardentalpia
Süsiniku ja gaasilise vesiniku vastasmõjul vabaneb 76 kJ energiat. Sel juhul on see arv keemilise reaktsiooni termiline efekt. Kuid see on ka metaani molekuli moodustumise soojus lihtainetest. "Miks?" - te küsite. See on tingitud asjaolust, et algkomponendid olid süsinik ja vesinik. 76 kJ / mol on energia, mida keemikud nimetavad "moodustamissoojuseks".
Andmetabelid
Termokeemias on arvuk alt tabeleid, mis näitavad erinevate kemikaalide moodustumise kuumust lihtsatest ainetest. Näiteks aine moodustumise soojus, mille valem on CO2, gaasilises olekusindeks on 393,5 kJ/mol.
Praktiline väärtus
Miks meil neid väärtusi vaja on? Moodustamissoojus on väärtus, mida kasutatakse mis tahes keemilise protsessi soojusefekti arvutamisel. Selliste arvutuste tegemiseks on vaja kohaldada termokeemia seadust.
Termokeemia
Ta on põhiseadus, mis selgitab keemilise reaktsiooni käigus täheldatud energiaprotsesse. Interaktsiooni käigus täheldatakse reageerivas süsteemis kvalitatiivseid muutusi. Mõned ained kaovad, asemele tekivad uued komponendid. Sellise protsessiga kaasneb sisemise energiasüsteemi muutus, mis väljendub töö või soojusena. Laienemisega seotud tööl on keemiliste muundumiste miinimumnäitaja. Ühe komponendi teisenemisel teiseks aineks eralduv soojus võib olla suur.
Kui arvestada mitmesuguseid muundumisi, siis peaaegu kõigi puhul toimub teatud koguse soojuse neeldumine või vabanemine. Tekkivate nähtuste selgitamiseks loodi spetsiaalne osa – termokeemia.
Hessi seadus
Tänu termodünaamika esimesele seadusele sai võimalikuks soojusefekti arvutamine sõltuv alt keemilise reaktsiooni tingimustest. Arvutused põhinevad termokeemia põhiseadusel, nimelt Hessi seadusel. Anname selle koostise: keemilise muundamise termiline efektseostatakse aine olemuse, alg- ja lõppolekuga, seda ei seostata interaktsiooni läbiviimise viisiga.
Mis sellest sõnastusest järeldub? Teatud toote saamise puhul ei ole vaja kasutada ainult ühte interaktsiooni võimalust, reaktsiooni on võimalik läbi viia mitmel erineval viisil. Igal juhul, olenemata sellest, kuidas te soovitud ainet saate, on protsessi termiline efekt sama väärtusega. Selle määramiseks on vaja kokku võtta kõigi vahepealsete teisenduste soojusefektid. Tänu Hessi seadusele sai võimalikuks soojusefektide arvnäitajate arvutused, mida kalorimeetris pole võimalik teha. Näiteks süsinikmonooksiidi moodustumise soojust arvutatakse kvantitatiivselt Hessi seaduse järgi, kuid tavakatsetega seda määrata ei saa. Seetõttu on nii olulised spetsiaalsed termokeemilised tabelid, kuhu on sisestatud erinevate ainete arvväärtused, mis on määratud standardtingimustes
Olulised punktid arvutustes
Arvestades, et moodustumise soojus on reaktsiooni termiline mõju, on kõnealuse aine agregatsiooni olek eriti oluline. Näiteks on mõõtmiste tegemisel tavaks pidada süsiniku standardolekuks pigem grafiiti kui teemanti. Arvesse võetakse ka rõhku ja temperatuuri ehk tingimusi, milles reageerivad komponendid algselt paiknesid. Need füüsikalised suurused võivad oluliselt mõjutada vastastikmõju, suurendada või vähendada energiaväärtust. Põhiliste arvutuste jaokstermokeemia puhul on tavaks kasutada spetsiifilisi rõhu ja temperatuuri indikaatoreid.
Standardtingimused
Kuna aine tekkesoojus on energiaefekti suuruse määramine standardtingimustes, siis toome need eraldi välja. Arvutuste temperatuur valitakse 298 K (25 kraadi Celsiuse järgi), rõhk - 1 atmosfäär. Lisaks on oluline punkt, millele tasub tähelepanu pöörata, asjaolu, et mis tahes lihtsate ainete moodustumise soojus on null. See on loogiline, sest lihtsad ained ei moodustu ise, st nende tekkeks ei kulutata energiat.
Termokeemia elemendid
See kaasaegse keemia osa on eriti oluline, sest just siin tehakse olulisi arvutusi, saadakse konkreetsed tulemused, mida kasutatakse soojusenergeetikas. Termokeemias on palju mõisteid ja termineid, mida on soovitud tulemuste saavutamiseks oluline kasutada. Entalpia (ΔH) näitab, et keemiline interaktsioon toimus suletud süsteemis, teised reaktiivid ei mõjutanud reaktsiooni, rõhk oli konstantne. See selgitus võimaldab meil rääkida tehtud arvutuste täpsusest.
Sõltuv alt sellest, millist reaktsiooni arvesse võtta, võib tekkiva soojusefekti suurus ja märk oluliselt erineda. Seega eeldatakse kõigi transformatsioonide puhul, mis hõlmavad ühe keeruka aine lagunemist mitmeks lihtsamaks komponendiks, soojuse neeldumist. Kaasnevad paljude lähteainete kombineerimise reaktsioonid üheks keerukamaks tooteksvabastades märkimisväärsel hulgal energiat.
Järeldus
Iga termokeemilise ülesande lahendamisel kasutatakse sama toimingute algoritmi. Esiteks, vastav alt tabelile määratakse iga algkomponendi ja ka reaktsioonisaaduste jaoks moodustumise soojuse väärtus, unustamata agregatsiooni olekut. Lisaks koostavad nad Hessi seadusega relvastatud võrrandi soovitud väärtuse määramiseks.
Erilist tähelepanu tuleks pöörata stereokeemiliste koefitsientide arvessevõtmisele, mis esinevad konkreetse võrrandi alg- või lõppainete ees. Kui reaktsioonis on lihtaineid, siis on nende standardne moodustumise kuumus võrdne nulliga, see tähendab, et sellised komponendid ei mõjuta arvutustes saadud tulemust. Proovime saadud teavet konkreetse reaktsiooni puhul kasutada. Kui võtame näiteks puhta metalli moodustumise protsessi raudoksiidist (Fe3+) interaktsioonil grafiidiga, siis teatmeraamatust leiate väärtused standardsoojusest. Raudoksiidi (Fe3+) puhul on see –822,1 kJ/mol, grafiidi (lihtaine) puhul on see võrdne nulliga. Reaktsiooni tulemusena moodustub süsinikmonooksiid (CO), mille puhul selle indikaatori väärtus on 110,5 kJ / mol ja eralduva raua puhul vastab moodustumise soojus nullile. Antud keemilise interaktsiooni moodustumise standardsoojuse rekordit iseloomustatakse järgmiselt:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
AnalüüsimineHessi seaduse järgi saadud arvulise tulemuse põhjal võime teha loogilise järelduse, et see protsess on endotermiline muundus, st see hõlmab energiakulu raua redutseerimise reaktsiooniks selle kolmevalentsest oksiidist.
