Термохимия: какво е това, химични реакции и енталпия

Термохимията е частта от химията, която изучава количеството топлина (енергия), участващо в химичните реакции.

Когато реакцията отделя топлина, тя се класифицира като екзотермична. Поглъщането на топлина в реакция я кара да бъде ендотермична.

Термохимията също така изучава преноса на енергия при някои физични явления, като например промени в състоянията на материята.

Термохимия и топлина

При химични реакции енергията може да се абсорбира или освободи. Този топлообмен е от тялото, което има най-висока температура към това, което има най-ниска температура.

Пренос на топлина от горещото тяло (A) към студеното тяло (B)

Струва си да се помни, че топлината, наричана още топлинна енергия, е концепция, която определя обмена на топлинна енергия между две тела. О термичен баланс се установява, когато двата материала достигнат еднаква температура.

Ендотермични и екзотермични реакции

нарича се ендотермична реакция реакцията, при която се абсорбира топлината. По този начин тялото поема топлина от средата, в която е поставено. Ето защо ендотермичната реакция предизвиква усещане за охлаждане.

Пример: При триене на алкохол върху ръката, ръката поглъща топлината на това вещество. Но когато духаме по ръката, след като сме преминали алкохол, усещаме леко студ, усещане, което е резултат от ендотермичната реакция.

вече екзотермична реакция това е обратното. Това е освобождаването на топлина и по този начин усещането се затопля.

Пример: В лагер хората стоят до огън, така че топлината, отделяна от пламъците, затопля хората около тях.

Топлинен поток при ендотермични и екзотермични реакции

Топлообменът също се случва при промените на физическо състояние. Оказва се, че при преминаването от твърдо към течно и от течно към газово, процесът е ендотермичен. Обратно, промяната от газ към течност и от течност към твърдо вещество е екзотермична.

енталпия

Енталпията (H) е енергия обменят се в реакциите на абсорбиране и освобождаване на енергия, съответно, ендотермични и екзотермични.

Няма устройство, способно да измерва енталпията. Поради тази причина се измерва неговата вариация (ΔH), което се прави, като се има предвид енталпията на реагента (начална енергия) и енталпията на продукта (крайна енергия).

Най-повтарящите се видове енталпия са:

Енталпия на формация	Погълната или освободена енергия, необходима за образуване на 1 мол вещество.
Енталпия на горенето	Освободена енергия, която води до изгаряне на 1 мол вещество.
Енталпия на връзката	Енергия, погълната при разкъсване на 1 мол химическа връзка, в газообразно състояние.

Докато енталпията измерва енергията, ентропия измерва степента на разстройство на химичните реакции.

Закон на Хес

Жермен Хенри Хес установява, че:

Промяната на енталпията (ΔH) при химична реакция зависи само от началното и крайното състояние на реакцията, независимо от броя на реакциите.

Изменението на енергията, съгласно закона на Хес, се установява чрез следната формула:

ΔH = H_е - З._i

Където,

• ΔH: вариация на енталпия
• З._е: окончателна енталпия или енталпия на продукта
• З._i: първоначална енталпия или енталпия на реагента

От това заключаваме, че варирането на енталпията е отрицателно, когато сме изправени пред екзотермична реакция. На свой ред вариацията на енталпията е положителна, когато сме изправени пред ендотермична реакция.

Не забравяйте да проверите тези текстове, за да научите още повече по темата.:

• Термодинамика
• Калориметрия
• разумна топлина
• латентна топлина

Упражнения с коментирана обратна връзка

1. (Udesc / 2011) Като се имат предвид следните уравнения:

(THE)	2CO(ж) + O2 (g) → 2CO2(ж)	ΔH = - 565,6 kj
(Б)	2CH4О(ж) + 3O2 (g) → 2CO2(ж) + 4Н2О(1)	ΔH = - 1462,6 kj
(° С)	3O2 (g) → 2O3 (g)	ΔH = + 426,9 kj
(Д)	Вяра2О3 (g) + 3С(с) → 2Fe(с) + 3CO(ж)	ΔH = +490,8 kj

Обмислете следните предложения във връзка с уравненията:

I. Реакциите (A) и (B) са ендотермични.
II. Реакциите (A) и (B) са екзотермични.
III. Реакциите (C) и (D) са екзотермични.
IV. Реакциите (C) и (D) са ендотермични.
V. Реакцията с най-голямо освобождаване на енергия е (B).
ТРИОН. Реакцията с най-голямо освобождаване на енергия е (D).

Проверете правилната алтернатива.

а) Само твърдения II, III и V са верни.
б) Истина са само твърдения I, III и VI.
в) Истина са само твърдения I, IV и VI.
г) Истина са само твърдения II, V и VI.
д) Истина са само твърдения II, IV и V.

Вижте Отговор

Правилна алтернатива: д) Истина са само твърдения II, IV и V.

а) ГРЕШНО. Твърдение III не е вярно.

Противно на твърдението III, реакциите (C) и (D) са ендотермични, тъй като положителният знак в вариацията на енталпията показва абсорбцията на топлина.

б) ГРЕШНО. Нито едно от твърденията, цитирани в тази алтернатива, не е вярно. Те грешат, защото:

• Реакциите (A) и (B) са екзотермични, тъй като отрицателният знак в промяната на енталпията показва отделянето на топлина.
• Реакциите (C) и (D) са ендотермични, тъй като положителният знак в промяната на енталпията показва усвояването на топлината.
• Реакцията (D) не отделя енергия, тъй като е ендотермична.

в) ГРЕШНО. От трите твърдения, цитирани в тази алтернатива, само IV е вярно. Другите две грешат, защото:

• Реакциите (A) и (B) са екзотермични, тъй като отрицателният знак в промяната на енталпията показва отделянето на топлина.
• Реакцията (D) не освобождава енергия, положителният знак в промяната на енталпията показва, че реакцията е ендотермична.

г) ГРЕШНО. Твърдение VI не е вярно.

Противно на твърдението VI, реакцията (D) не отделя енергия, тъй като е ендотермична.

а) ПРАВИЛНО. Твърденията са верни, защото:

• Реакциите (A) и (B) са екзотермични, тъй като енергийните промени са отрицателни.
• Реакциите (C) и (D) са ендотермични, тъй като стойността на ΔH е положителна.
• Реакцията с най-голямо освобождаване на енергия е (B), тъй като сред екзотермичните реакции на изказването това е тази с най-висока стойност с отрицателен знак.

Тези текстове ще ви помогнат да увеличите знанията си:

• Упражнения по термохимия
• химични трансформации
• Химична реакция

2. (Enem / 2011) Необичаен вариант за приготвяне на боб е използването на термос. В тиган поставете част от боб и три части вода и оставете комплекта да ври около 5 минути, след което прехвърлете целия материал в термос. Приблизително 8 часа по-късно зърната ще бъдат сварени.

Готвенето на зърната става в термос, защото

а) водата реагира с боб и тази реакция е екзотермична.
б) бобът продължава да абсорбира топлината от околната вода, тъй като това е ендотермичен процес.
в) разглежданата система е практически изолирана, като не позволява на зърната да печелят или губят енергия.
г) термосът осигурява достатъчно енергия за приготвяне на зърната, след като реакцията започне.
д) енергията, участваща в реакцията, загрява водата, която поддържа постоянна температура, тъй като това е екзотермичен процес.

Вижте Отговор

Правилна алтернатива: б) бобът продължава да абсорбира топлината от околната вода, тъй като това е ендотермичен процес.

а) ГРЕШНО. Химичната реакция се характеризира с образуването на нови вещества, които не възникват при варене на боб.

б) ПРАВИЛНО. Когато водата се нагрява, тя набира топлина и термосът не позволява тази енергия да бъде загубена за околната среда. По този начин бобът абсорбира топлината от водата и готви, характеризирайки се с ендотермичен процес.

в) ГРЕШНО. Системата е изолирана от външната среда. Вътре в бутилката зърната и водата имат пряк контакт и следователно извършват термичен обмен.

г) ГРЕШНО. Термосът има функцията да изолира системата, като не позволява на сместа вътре в нея да обменя топлина с околната среда.

д) ГРЕШНО. Температурата не е постоянна, тъй като водата предава топлина на зърната, тя губи енергия, докато двете температури са равни.

Вижте текстовете по-долу и научете повече за темите, обхванати в този брой:

• Физически и химични трансформации
• топлина и температура
• Термална енергия