Termokeemia: mis see on, keemilised reaktsioonid ja entalpia

Termokeemia on keemia osa, mis uurib keemilistes reaktsioonides osalevat soojuse (energia) hulka.

Kui reaktsioon eraldab soojust, klassifitseeritakse see eksotermiliseks. Soojuse neeldumine reaktsioonis põhjustab selle endotermilist toimet.

Termokeemia uurib ka energia ülekannet mõnedes füüsikalistes nähtustes, näiteks aineseisundite muutustes.

Termokeemia ja soojus

Keemilistes reaktsioonides võib energiat neelata või vabastada. See soojusülekanne toimub kõige kõrgema temperatuuriga kehast madalaima temperatuuriga kehast.

Soojusülekanne kuumast kehast (A) külma kehasse (B)

Tasub meeles pidada, et soojus, mida nimetatakse ka soojusenergiaks, on mõiste, mis määrab soojusenergia vahetuse kahe keha vahel. O termiline tasakaal on loodud, kui need kaks materjali saavutavad sama temperatuuri.

Endotermilised ja eksotermilised reaktsioonid

Seda nimetatakse endotermiline reaktsioon reaktsioon, milles soojus neeldub. Sel viisil neelab keha soojust keskkonnast, kuhu see on sisestatud. Seetõttu põhjustab endotermiline reaktsioon jahutustunnet.

Näide: Alkoholi käsivarrele hõõrudes neelab käsi selle aine soojust. Kuid pärast alkoholi tarvitamist käsivarrele puhudes tunneme end veidi külmana - tunne, mis on tingitud endotermilisest reaktsioonist.

juba eksotermiline reaktsioon see on vastupidi. See on soojuse eraldumine ja seega on tunne soojendav.

Näide: Laagris seisavad inimesed tule ääres, nii et leekidest eralduv soojus soojendab ümbritsevaid.

Soojusvoog endotermilistes ja eksotermilistes reaktsioonides

Soojusvahetused toimuvad ka füüsiline seisund. Selgub, et muutumisel tahkest vedelaks ja vedelast gaasiks on protsess endotermiline. Ja vastupidi, üleminek gaasist vedelaks ja vedelast tahkeks on eksotermiline.

entalpia

Entalpia (H) on energia energia absorptsiooni ja vabastamise reaktsioonides, vastavalt endotermilised ja eksotermilised.

Puudub seade, mis oleks võimeline entalpiat mõõtma. Sel põhjusel mõõdetakse selle variatsioon (ΔH), mis tehakse reagendi entalpiat (algenergia) ja toote entalpiat (lõplik energia) arvestades.

Kõige korduvad entalpia tüübid on:

Formatsiooni entalpia	1 mooli aine moodustamiseks vajalik neelatud või vabastatud energia.
Põlemisentalpia	Vabanenud energia, mille tulemuseks on 1 mooli aine põletamine.
Link entalpia	1 mooli keemilise sideme purunemisel neelduv energia gaasilises olekus.

Kui entalpia mõõdab energiat, entroopia mõõdab keemiliste reaktsioonide häire astet.

Hessi seadus

Germain Henry Hess leidis, et:

Entalpia muutus (ΔH) keemilises reaktsioonis sõltub ainult reaktsiooni alg- ja lõppseisundist, sõltumata reaktsioonide arvust.

Energia variatsioon määratakse vastavalt Hessi seadusele järgmise valemi abil:

ΔH = H_f - H_i

Kus

• ΔH: entalpia variatsioon
• H_f: lõplik entalpia või toote entalpia
• H_i: esialgne entalpia või reagendi entalpia

Selle põhjal järeldame, et entalpia variatsioon on negatiivne, kui seisame silmitsi eksotermilise reaktsiooniga. Omakorda on entalpia variatsioon positiivne, kui seisame silmitsi endotermilise reaktsiooniga.

Kontrollige kindlasti neid tekste, et teema kohta veelgi rohkem teada saada.:

• Termodünaamika
• Kalorimeetria
• mõistlik kuumus
• varjatud kuumus

Harjutused koos kommenteeritud tagasisidega

1. (Udesc / 2011) Arvestades järgmisi võrrandeid:

(THE)	2COg) + O2 g) → 2CO2g)	ΔH = - 565,6 kj
(B)	2CH4Og) + 3O2 g) → 2CO2g) + 4H2O(1)	ΔH = - 1462,6 kj
(Ç)	3O2 g) → 2O3 g)	ΔH = + 426,9 kj
(D)	Usk2O3 g) + 3Cs) → 2Fes) + 3COg)	ΔH = +490,8 kj

Mõelge võrrandite kohta järgmistele väidetele:

Mina Reaktsioonid (A) ja (B) on endotermilised.
II. Reaktsioonid (A) ja (B) on eksotermilised.
III. Reaktsioonid (C) ja (D) on eksotermilised.
IV. Reaktsioonid (C) ja (D) on endotermilised.
V. Suurima energia eraldumisega reaktsioon on (B).
SAAG. Suurima energia eraldumisega reaktsioon on (D).

Kontrollige õiget alternatiivi.

a) Tõesed on ainult väited II, III ja V.
b) Tõesed on ainult väited I, III ja VI.
c) Tõesed on ainult väited I, IV ja VI.
d) Tõesed on ainult väited II, V ja VI.
e) Tõesed on ainult väited II, IV ja V.

Vt vastus

Õige alternatiiv: e) Tõesed on ainult väited II, IV ja V.

a) VALE. Väide III ei vasta tõele.

Vastupidiselt väitele III on reaktsioonid (C) ja (D) endotermilised, kuna entalpia variatsiooni positiivne märk näitab soojuse neeldumist.

b) VALE. Ükski selles alternatiivis viidatud väidetest pole õige. Nad eksivad, sest:

• Reaktsioonid (A) ja (B) on eksotermilised, kuna entalpia muutuse negatiivne märk näitab soojuse eraldumist.
• Reaktsioonid (C) ja (D) on endotermilised, kuna positiivne märk entalpia muutuses näitab soojuse neeldumist.
• Reaktsioon (D) ei vabasta energiat, kuna see on endotermiline.

c) VALE. Kolmest selles alternatiivis viidatud väitest on õige ainult IV. Kaks ülejäänud on valed, sest:

• Reaktsioonid (A) ja (B) on eksotermilised, kuna entalpia muutuse negatiivne märk näitab soojuse eraldumist.
• Reaktsioon (D) ei vabasta energiat, positiivne märk entalpia muutuses näitab, et reaktsioon on endotermiline.

d) VALE. Väide VI ei vasta tõele.

Vastupidiselt väitele VI ei vabasta reaktsioon (D) energiat, kuna see on endotermiline.

a) ÕIGE. Väited on õiged, kuna:

• Reaktsioonid (A) ja (B) on eksotermilised, kuna energia muutus on negatiivne.
• Reaktsioonid (C) ja (D) on endotermilised, kuna ΔH väärtus on positiivne.
• Suurima energia vabanemisega reaktsioon on (B), kuna lausungi eksotermiliste reaktsioonide hulgas on see kõige suurema väärtusega ja negatiivse märgiga.

Need tekstid aitavad teil oma teadmisi suurendada:

• Harjutused termokeemias
• keemilised muundamised
• Keemilised reaktsioonid

2. (Enem / 2011) Ebatavaline võimalus ubade küpsetamiseks on termose kasutamine. Pange pannile osa ube ja kolm osa vett ja laske komplektil umbes 5 minutit keeda, seejärel viige kogu materjal termosesse. Ligikaudu 8 tundi hiljem keedetakse oad.

Ubade keetmine toimub termose sees, sest

a) vesi reageerib ubadega ja see reaktsioon on eksotermiline.
b) oad imavad ümbritsevast veest jätkuvalt soojust, kuna see on endotermiline protsess.
c) vaadeldav süsteem on praktiliselt isoleeritud, mis ei luba ubadel energiat saada ega kaotada.
d) termos annab piisavalt energiat ubade küpsetamiseks pärast reaktsiooni algust.
e) reaktsioonis osalev energia soojendab vett, mis hoiab püsivat temperatuuri, kuna see on eksotermiline protsess.

Vt vastus

Õige alternatiiv: b) oad imavad ümbritsevast veest jätkuvalt soojust, kuna see on endotermiline protsess.

a) VALE. Keemilist reaktsiooni iseloomustab uute ainete moodustumine, mida ubade keetmisel ei esine.

b) ÕIGE. Vee kuumutamisel saab see sooja ja termos ei lase seda energiat keskkonnale kaotada. Seega imavad oad veest soojust ja küpsetavad endotermilise protsessiga.

c) VALE. Süsteem on väliskeskkonnast isoleeritud. Pudelis on oad ja vesi vahetult kokku puutunud ja seetõttu vahetavad neid termiliselt.

d) VALE. Termokolbi ülesandeks on süsteemi isoleerimine, mis ei lase selle sees oleval segul soojust keskkonnaga vahetada.

e) VALE. Temperatuur ei ole konstantne, kuna vesi kannab ubadele soojust, kaotab see energiat, kuni need kaks temperatuuri on võrdsed.

Vaadake allolevaid tekste ja uurige lisateavet selles väljaandes käsitletud teemade kohta:

• Füüsikalised ja keemilised muundamised
• soojus ja temperatuur
• Soojusenergia