Termochemija: kas tai yra, cheminės reakcijos ir entalpija

Termochemija yra chemijos dalis, tirianti šilumos (energijos) kiekį, susijusį su cheminėmis reakcijomis.

Kai reakcija išskiria šilumą, ji klasifikuojama kaip egzoterminė. Šilumos absorbcija reakcijoje sukelia endotermiją.

Termochemija taip pat tiria energijos perdavimą kai kuriuose fiziniuose reiškiniuose, pavyzdžiui, materijos būsenų pokyčiuose.

Termochemija ir šiluma

Vykstant cheminėms reakcijoms, energija gali būti absorbuojama arba išleidžiama. Šis šilumos perdavimas vyksta iš kūno, kurio temperatūra yra aukščiausia, į tą, kurio temperatūra yra žemiausia.

Šilumos perdavimas iš karšto kūno (A) į šaltą kūną (B)

Verta prisiminti, kad šiluma, dar vadinama šilumos energija, yra sąvoka, lemianti šiluminės energijos mainus tarp dviejų kūnų. O terminis balansas nustatomas, kai abi medžiagos pasiekia tą pačią temperatūrą.

Endoterminės ir egzoterminės reakcijos

Tai vadinama endoterminė reakcija reakcija, kurioje absorbuojama šiluma. Tokiu būdu kūnas absorbuoja šilumą iš aplinkos, į kurią jis įterpiamas. Štai kodėl endoterminė reakcija sukelia aušinimo jausmą.

Pavyzdys: Trinant alkoholį ant rankos, ranka sugeria šios medžiagos šilumą. Pūtę į ranką po alkoholio vartojimo, jaučiamės šiek tiek šaltkrėtis, pojūtis, kuris yra endoterminės reakcijos rezultatas.

jau egzoterminė reakcija tai atvirkščiai. Tai šilumos išsiskyrimas, taigi pojūtis šildo.

Pavyzdys: Stovykloje žmonės stovi prie laužo, kad liepsnos išskiriama šiluma sušildytų aplinkinius.

Šilumos srautas vykstant endoterminėms ir egzoterminėms reakcijoms

Šiluminiai mainai taip pat vyksta pasikeitus fizinė būklė. Pasirodo, kad pereinant iš kieto į skystą ir iš skysto į dujas, procesas yra endoterminis. Priešingai, perėjimas iš dujų į skystą ir iš skysto į kietą yra egzoterminis.

entalpija

Enalpija (H) yra energijos keičiasi energijos absorbcijos ir atpalaidavimo reakcijomis, atitinkamai, endotermine ir egzotermine.

Nėra prietaiso, galinčio išmatuoti entalpiją. Dėl šios priežasties matuojamas jo kitimas (ΔH), kuris atliekamas atsižvelgiant į reagento entalpiją (pradinė energija) ir produkto entalpiją (galutinė energija).

Dažniausiai pasitaikantys entalpijos tipai yra šie:

Formacijos entalpija	Absorbuota arba išsiskyrusi energija, reikalinga 1 moliui medžiagos susidaryti.
Degimo entalpija	Išleista energija, kurios metu sudeginamas 1 molis medžiagos.
Susieti entalpiją	Energija, absorbuota pertraukiant 1 molį cheminės jungties, dujinėje būsenoje.

Nors entalpija matuoja energiją, entropija matuoja cheminių reakcijų sutrikimo laipsnį.

Heso įstatymas

Germain Henry Hess nustatė, kad:

Entalpijos pokytis (ΔH) vykstant cheminei reakcijai priklauso tik nuo pradinės ir galutinės reakcijos būsenų, neatsižvelgiant į reakcijų skaičių.

Energijos variacija pagal Hesso dėsnį nustatoma pagal šią formulę:

ΔH = H_f - H_i

Kur,

• ΔH: entalpijos variacija
• H_f: galutinė entalpija arba produkto entalpija
• H_i: pradinė entalpija arba reagento entalpija

Iš to darome išvadą, kad entalpijos kaita yra neigiama, kai susiduriame su egzotermine reakcija. Savo ruožtu entalpijos kaita yra teigiama, kai susiduriame su endotermine reakcija.

Būtinai patikrinkite šiuos tekstus, kad sužinotumėte dar daugiau apie šią temą.:

• Termodinamika
• Kalorimetrija
• protinga šiluma
• latentinis karštis

Pratimai su komentuojamais atsiliepimais

1. (Udesc / 2011) Atsižvelgiant į šias lygtis:

(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)	Tikėjimas2O3 g) + 3Cs → 2Fes + 3COg)	ΔH = +490,8 kj

Apsvarstykite šiuos teiginius, susijusius su lygtimis:

Aš Reakcijos (A) ir (B) yra endoterminės.
II. Reakcijos (A) ir (B) yra egzoterminės.
III. Reakcijos (C) ir (D) yra egzoterminės.
IV. Reakcijos (C) ir (D) yra endoterminės.
V. Didžiausią energijos išsiskyrimą sukelianti reakcija yra (B).
SAW. Didžiausią energijos išsiskyrimą sukelianti reakcija yra (D).

Patikrinkite teisingą alternatyvą.

a) Teisingi tik II, III ir V teiginiai.
b) Tik I, III ir VI teiginiai yra teisingi.
c) Tik I, IV ir VI teiginiai yra teisingi.
d) Tik II, V ir VI teiginiai yra teisingi.
e) Tik II, IV ir V teiginiai yra teisingi.

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: e) Tik II, IV ir V teiginiai yra teisingi.

a) NETEISINGAI. III teiginys nėra teisingas.

Priešingai nei teigiama III, reakcijos (C) ir (D) yra endoterminės, nes teigiamas ženklas entalpijos kitime rodo šilumos absorbciją.

b) NETEISINGAI. Nė vienas iš šioje alternatyvoje nurodytų teiginių nėra teisingas. Jie klysta, nes:

• Reakcijos (A) ir (B) yra egzoterminės, nes neigiamas entalpijos pokyčio ženklas rodo šilumos išsiskyrimą.
• Reakcijos (C) ir (D) yra endoterminės, nes teigiamas entalpijos pokyčio ženklas rodo šilumos absorbciją.
• Reakcija (D) neišleidžia energijos, nes yra endoterminė.

c) NETEISINGAI. Iš trijų šioje alternatyvoje nurodytų teiginių teisingas tik IV. Kiti du yra neteisingi, nes:

• Reakcijos (A) ir (B) yra egzoterminės, nes neigiamas entalpijos pokyčio ženklas rodo šilumos išsiskyrimą.
• Reakcija (D) neišleidžia energijos, teigiamas entalpijos pokyčio ženklas rodo, kad reakcija yra endoterminė.

d) NETEISINGAI. VI teiginys netiesa.

Priešingai nei teiginys VI, reakcija (D) neišleidžia energijos, nes ji yra endoterminė.

a) TEISINGA. Teiginiai yra teisingi, nes:

• Reakcijos (A) ir (B) yra egzoterminės, nes energijos pokytis yra neigiamas.
• Reakcijos (C) ir (D) yra endoterminės, nes ΔH vertė yra teigiama.
• Reakcija su didžiausiu energijos išsiskyrimu yra (B), nes tarp egzoterminių ištarimo reakcijų tai yra didžiausią vertę turinti neigiamą ženklą.

Šie tekstai padės jums padidinti žinias:

• Termochemijos pratimai
• cheminės transformacijos
• Cheminės reakcijos

2. (Enem / 2011) Neįprasta pupelių kepimo galimybė yra termoso naudojimas. Į keptuvę įdėkite dalį pupelių ir tris dalis vandens ir leiskite rinkiniui virti apie 5 minutes, tada visą medžiagą perkelkite į termosą. Maždaug po 8 valandų pupelės bus iškeptos.

Pupelės verdamos termoso viduje, nes

a) vanduo reaguoja su pupelėmis, ir ši reakcija yra egzoterminė.
b) pupelės ir toliau absorbuoja šilumą iš aplinkinio vandens, nes tai yra endoterminis procesas.
c) nagrinėjama sistema yra praktiškai izoliuota, neleidžiant pupelėms įgyti ar prarasti energijos.
d) termosas suteikia pakankamai energijos pupelėms išvirti, kai tik prasideda reakcija.
e) reakcijoje dalyvaujanti energija sušildo vandenį, kuris palaiko pastovią temperatūrą, nes tai yra egzoterminis procesas.

Žr. Atsakymas

Teisinga alternatyva: b) pupelės ir toliau absorbuoja šilumą iš aplinkinio vandens, nes tai yra endoterminis procesas.

a) NETEISINGAI. Cheminei reakcijai būdinga naujų medžiagų susidarymas, kurių gaminant pupeles neatsiranda.

b) TINKAMA. Kaitinant vanduo jis įgauna šilumą, o termosas neleidžia šios energijos prarasti aplinkai. Taigi, pupelės sugeria šilumą iš vandens ir gamina endoterminį procesą.

c) NETEISINGAI. Sistema yra izoliuota nuo išorinės aplinkos. Butelio viduje pupelės ir vanduo tiesiogiai liečiasi, todėl termiškai keičiasi.

d) NETEISINGAI. Termoso kolba atlieka sistemos izoliacijos funkciją, neleidžiant jos viduje esančiam mišiniui šilumą keisti su aplinka.

e) NETEISINGAI. Temperatūra nėra pastovi, nes vandeniui perduodant šilumą pupelėms, ji praranda energiją, kol abi temperatūros bus vienodos.

Peržiūrėkite toliau pateiktus tekstus ir sužinokite daugiau apie šiame numeryje nagrinėjamas temas:

• Fizinės ir cheminės transformacijos
• šiluma ir temperatūra
• Šiluminė energija