Termochemia: co to jest, reakcje chemiczne i entalpia

Termochemia to część chemii, która bada ilość ciepła (energii) zaangażowanej w reakcje chemiczne.

Kiedy reakcja uwalnia ciepło, jest klasyfikowana jako egzotermiczna. Absorpcja ciepła w reakcji powoduje, że jest endotermiczna.

Termochemia bada również transfer energii w niektórych zjawiskach fizycznych, takich jak zmiany stanów materii.

Termochemia i ciepło

W reakcjach chemicznych energia może być absorbowana lub uwalniana. Ten transfer ciepła odbywa się z ciała o najwyższej temperaturze do tego, które ma najniższą temperaturę.

Przenoszenie ciepła z gorącego ciała (A) do zimnego ciała (B)

Warto pamiętać, że ciepło, zwane też energią cieplną, to pojęcie określające wymianę energii cieplnej między dwoma ciałami. O bilans cieplny powstaje, gdy oba materiały osiągną tę samą temperaturę.

Reakcje endotermiczne i egzotermiczne

to jest nazwane reakcja endotermiczna reakcja, w której ciepło jest pochłaniane. W ten sposób ciało pochłania ciepło z otoczenia, w którym jest umieszczone. Dlatego reakcja endotermiczna powoduje uczucie ochłodzenia.

Przykład: Podczas wcierania alkoholu w ramię, ramię pochłania ciepło tej substancji. Ale dmuchając w ramię po spożyciu alkoholu, odczuwamy lekki chłód, który jest wynikiem reakcji endotermicznej.

już reakcja egzotermiczna jest odwrotnie. Jest to uwolnienie ciepła, a tym samym uczucie ocieplenia.

Przykład: W obozie ludzie stoją przy ogniu, aby ciepło uwalniane przez płomienie ogrzewało otaczających ich ludzi.

Strumień ciepła w reakcjach endotermicznych i egzotermicznych

Wymiany termiczne zachodzą również w zmianach stan fizyczny. Okazuje się, że przy przejściu ze stanu stałego w ciecz iz cieczy w gaz proces jest endotermiczny. Odwrotnie, zmiana z gazu na ciecz iz cieczy na ciało stałe jest egzotermiczna.

entalpia

Entalpia (H) to energia wymieniane w reakcjach absorpcji i uwalniania energii, odpowiednio, endotermicznej i egzotermicznej.

Nie ma urządzenia zdolnego do pomiaru entalpii. Z tego powodu mierzy się jego zmienność (ΔH), co odbywa się z uwzględnieniem entalpii substratu (energia początkowa) i entalpii produktu (energia końcowa).

Najbardziej powtarzające się rodzaje entalpii to:

Entalpia formacji	Pochłonięta lub uwolniona energia potrzebna do wytworzenia 1 mola substancji.
Entalpia spalania	Uwolniona energia, która powoduje spalenie 1 mola substancji.
Entalpia łącza	Energia pochłonięta przy zerwaniu 1 mola wiązania chemicznego w stanie gazowym.

Podczas gdy entalpia mierzy energię, entropia mierzy stopień zaburzenia reakcji chemicznych.

Prawo Hessa

Germain Henry Hess ustalił, że:

Zmiana entalpii (ΔH) w reakcji chemicznej zależy tylko od stanu początkowego i końcowego reakcji, niezależnie od liczby reakcji.

Zmienność energii, zgodnie z prawem Hessa, ustala się za pomocą następującego wzoru:

ΔH = H_fa - H_ja

Gdzie,

• H: zmienność entalpii
• H_fa: entalpia końcowa lub entalpia produktu
• H_ja: entalpia początkowa lub entalpia odczynnikowa

Na tej podstawie wnioskujemy, że zmienność entalpii jest ujemna, gdy mamy do czynienia z reakcją egzotermiczną. Z kolei zmienność entalpii jest dodatnia, gdy mamy do czynienia z reakcją endotermiczną.

Koniecznie sprawdź te teksty, aby dowiedzieć się jeszcze więcej na ten temat.:

• Termodynamika
• Kalorymetria
• ciepło jawne
• Ciepło

Ćwiczenia z komentarzem zwrotnym

1. (Udesc/2011) Biorąc pod uwagę następujące równania:

(TA)	2CO(sol) + O2(g) → 2CO2(sol)	ΔH = - 565,6 kj
(B)	2CH4O(sol) + 3O2(g) → 2CO2(sol) + 4 godz2O(1)	ΔH = - 1462,6 kj
(DO)	3O2(g) → 2O3(g)	ΔH = + 426,9 kj
(RE)	Wiara2O3(g) + 3C(y) → 2Fe(y) + 3 CO(sol)	ΔH = +490.8 kj

Rozważ następujące propozycje w odniesieniu do równań:

JA. Reakcje (A) i (B) są endotermiczne.
II. Reakcje (A) i (B) są egzotermiczne.
III. Reakcje (C) i (D) są egzotermiczne.
IV. Reakcje (C) i (D) są endotermiczne.
V. Reakcja z największym uwolnieniem energii to (B).
WIDZIAŁ. Reakcja z największym uwolnieniem energii to (D).

Sprawdź poprawną alternatywę.

a) Tylko stwierdzenia II, III i V są prawdziwe.
b) Tylko stwierdzenia I, III i VI są prawdziwe.
c) Tylko stwierdzenia I, IV i VI są prawdziwe.
d) Tylko stwierdzenia II, V i VI są prawdziwe.
e) Tylko stwierdzenia II, IV i V są prawdziwe.

Zobacz odpowiedź

Prawidłowa alternatywa: e) Tylko stwierdzenia II, IV i V są prawdziwe.

Źle. Stwierdzenie III nie jest prawdziwe.

W przeciwieństwie do stwierdzenia III, reakcje (C) i (D) są endotermiczne, ponieważ dodatni znak w zmienności entalpii wskazuje na absorpcję ciepła.

b) ŹLE. Żadne ze stwierdzeń cytowanych w tej alternatywie nie jest poprawne. Są w błędzie, ponieważ:

• Reakcje (A) i (B) są egzotermiczne, ponieważ ujemny znak zmiany entalpii wskazuje na uwolnienie ciepła.
• Reakcje (C) i (D) są endotermiczne, ponieważ dodatni znak zmiany entalpii wskazuje na absorpcję ciepła.
• Reakcja (D) nie uwalnia energii, ponieważ jest endotermiczna.

c) ŹLE. Spośród trzech stwierdzeń przytoczonych w tej alternatywie tylko IV jest poprawne. Pozostałe dwa są błędne, ponieważ:

• Reakcje (A) i (B) są egzotermiczne, ponieważ ujemny znak zmiany entalpii wskazuje na uwolnienie ciepła.
• Reakcja (D) nie uwalnia energii, dodatni znak zmiany entalpii wskazuje, że reakcja jest endotermiczna.

d) ŹLE. Stwierdzenie VI nie jest prawdziwe.

Wbrew stwierdzeniu VI reakcja (D) nie uwalnia energii, ponieważ jest endotermiczna.

a) PRAWIDŁOWE. Oświadczenia są poprawne, ponieważ:

• Reakcje (A) i (B) są egzotermiczne, ponieważ zmiana energii jest ujemna.
• Reakcje (C) i (D) są endotermiczne, ponieważ wartość ΔH jest dodatnia.
• Reakcją o największym wyzwoleniu energii jest (B), gdyż wśród reakcji egzotermicznych wypowiedzi to ta o największej wartości ze znakiem ujemnym.

Te teksty pomogą Ci poszerzyć swoją wiedzę:

• Ćwiczenia z termochemii
• przemiany chemiczne
• Reakcje chemiczne

2. (Enem/2011) Niezwykłą opcją gotowania fasoli jest użycie termosu. W rondelku umieścić część fasoli i trzy części wody i gotować przez około 5 minut, a następnie przenieść cały materiał do termosu. Około 8 godzin później fasola zostanie ugotowana.

Gotowanie fasoli odbywa się w termosie, ponieważ

a) woda reaguje z fasolą i ta reakcja jest egzotermiczna.
b) fasola nadal pochłania ciepło z otaczającej wody, ponieważ jest to proces endotermiczny.
c) rozważany system jest praktycznie odizolowany, nie pozwalając fasoli na zyskanie lub utratę energii.
d) termos zapewnia wystarczającą ilość energii, aby ugotować ziarna po rozpoczęciu reakcji.
e) energia zaangażowana w reakcję ogrzewa wodę, która utrzymuje stałą temperaturę, ponieważ jest to proces egzotermiczny.

Zobacz odpowiedź

Właściwa alternatywa: b) fasola nadal pochłania ciepło z otaczającej wody, ponieważ jest to proces endotermiczny.

Źle. Reakcja chemiczna charakteryzuje się powstawaniem nowych substancji, które nie występują podczas gotowania fasoli.

b) PRAWIDŁOWE. Gdy woda jest podgrzewana, zyskuje ciepło, a termos nie pozwala na utratę tej energii do otoczenia. W ten sposób fasola pochłania ciepło z wody i gotuje, wykorzystując proces endotermiczny.

c) ŹLE. System jest odizolowany od środowiska zewnętrznego. Wewnątrz butelki fasola i woda mają bezpośredni kontakt, a tym samym dokonują wymiany termicznej.

d) ŹLE. Termos pełni funkcję izolowania układu, nie pozwalając znajdującej się w nim mieszaninie na wymianę ciepła z otoczeniem.

e) ŹLE. Temperatura nie jest stała, ponieważ woda przenosi ciepło do ziaren, więc traci energię, dopóki obie temperatury nie zrównają się.

Sprawdź poniższe teksty i dowiedz się więcej na tematy poruszane w tym numerze:

• Przemiany fizyczne i chemiczne
• ciepło i temperatura
• Energia cieplna