Termochimie: ce este, reacții chimice și entalpie

Termochimia este partea chimică care studiază cantitatea de căldură (energie) implicată în reacțiile chimice.

Când o reacție eliberează căldură, este clasificată ca exotermă. Absorbția căldurii într-o reacție face ca aceasta să fie endotermă.

Termochimia studiază, de asemenea, transferul de energie în unele fenomene fizice, cum ar fi modificările stărilor materiei.

Termochimie și căldură

În reacțiile chimice, energia poate fi absorbită sau eliberată. Acest transfer de căldură este de la corpul care are cea mai mare temperatură la cel care are cea mai scăzută temperatură.

Transfer de căldură de la corpul fierbinte (A) la corpul rece (B)

Merită să ne amintim că căldura, numită și energie termică, este un concept care determină schimbul de energie termică între două corpuri. O echilibrul termic se stabilește atunci când cele două materiale ating aceeași temperatură.

Reacții endotermice și exoterme

se numeste reacție endotermică reacția în care este absorbită căldura. În acest fel, un corp absoarbe căldura din mediul în care este inserat. Acesta este motivul pentru care reacția endotermică provoacă o senzație de răcire.

Exemplu: Când frecați alcool pe braț, brațul absoarbe căldura acestei substanțe. Dar, când suflăm pe braț după ce am trecut de alcool, simțim un pic de frig, senzație care este rezultatul reacției endotermice.

deja reacție exotermă este invers. Este eliberarea de căldură și, astfel, senzația se încălzește.

Exemplu: Într-o tabără, oamenii stau lângă un foc, astfel încât căldura degajată de flăcări îi încălzește pe cei din jur.

Fluxul de căldură în reacțiile endoterme și exoterme

Schimbările termice se întâmplă și în schimbările de starea fizică. Se pare că, în trecerea de la solid la lichid și de la lichid la gaz, procesul este endoterm. În schimb, schimbarea de la gaz la lichid și de la lichid la solid este exotermă.

entalpia

Entalpia (H) este energie schimbate în reacțiile de absorbție și eliberare a energiei, respectiv endotermice și exoterme.

Nu există nici un dispozitiv capabil să măsoare entalpia. Din acest motiv, se măsoară variația sa (ΔH), care se face luând în considerare entalpia reactantului (energia inițială) și entalpia produsului (energia finală).

Cele mai recurente tipuri de entalpie sunt:

Entalpia de formare	Energie absorbită sau eliberată necesară pentru a forma 1 mol dintr-o substanță.
Entalpia de ardere	Energie eliberată care duce la arderea a 1 mol de substanță.
Entalpia de legătură	Energie absorbită în spargerea a 1 mol de legătură chimică, în stare gazoasă.

În timp ce entalpia măsoară energia, entropie măsoară gradul de tulburare a reacțiilor chimice.

Legea lui Hess

Germain Henry Hess a stabilit că:

Modificarea entalpiei (ΔH) într-o reacție chimică depinde doar de stările inițiale și finale ale reacției, indiferent de numărul de reacții.

Variația energiei, conform Legii lui Hess, se stabilește prin următoarea formulă:

ΔH = H_f - H_eu

Unde,

• ΔH: variație de entalpie
• H_f: entalpia finală sau entalpia produsului
• H_eu: entalpia inițială sau entalpia reactivă

Din aceasta, concluzionăm că variația entalpiei este negativă atunci când ne confruntăm cu o reacție exotermă. La rândul său, variația entalpiei este pozitivă atunci când ne confruntăm cu o reacție endotermă.

Asigurați-vă că verificați aceste texte pentru a afla și mai multe despre subiect.:

• Termodinamica
• Calorimetrie
• căldură sensibilă
• căldură latentă

Exerciții cu feedback comentat

1. (Udesc / 2011) Având în vedere următoarele ecuații:

(THE)	2CO(g) + O2 (g) → 2CO2(g)	ΔH = - 565,6 kj
(B)	2CH4O(g) + 3O2 (g) → 2CO2(g) + 4H2O(1)	ΔH = - 1462,6 kj
(Ç)	3O2 (g) → 2O3 (g)	ΔH = + 426,9 kj
(D)	Credinţă2O3 (g) + 3C(s) → 2Fe(s) + 3CO(g)	ΔH = +490,8 kj

Luați în considerare următoarele propoziții în legătură cu ecuațiile:

I. Reacțiile (A) și (B) sunt endoterme.
II. Reacțiile (A) și (B) sunt exoterme.
III. Reacțiile (C) și (D) sunt exoterme.
IV. Reacțiile (C) și (D) sunt endoterme.
V. Reacția cu cea mai mare eliberare de energie este (B).
A VĂZUT. Reacția cu cea mai mare eliberare de energie este (D).

Verificați alternativa corectă.

a) Numai afirmațiile II, III și V sunt adevărate.
b) Numai afirmațiile I, III și VI sunt adevărate.
c) Numai afirmațiile I, IV și VI sunt adevărate.
d) Numai afirmațiile II, V și VI sunt adevărate.
e) Numai afirmațiile II, IV și V sunt adevărate.

Vezi Răspuns

Alternativă corectă: e) Numai afirmațiile II, IV și V sunt adevărate.

a) GRESIT. Afirmația III nu este adevărată.

Contrar afirmației III, reacțiile (C) și (D) sunt endoterme, deoarece semnul pozitiv din variația entalpiei indică absorbția căldurii.

b) GRESIT. Niciuna dintre afirmațiile citate în această alternativă nu este corectă. Ei greșesc pentru că:

• Reacțiile (A) și (B) sunt exoterme, deoarece semnul negativ din modificarea entalpiei indică eliberarea de căldură.
• Reacțiile (C) și (D) sunt endoterme, deoarece semnul pozitiv în schimbarea entalpiei indică absorbția căldurii.
• Reacția (D) nu eliberează energie deoarece este endotermă.

c) GRESIT. Dintre cele trei afirmații citate în această alternativă, numai IV este corect. Celelalte două sunt greșite pentru că:

• Reacțiile (A) și (B) sunt exoterme, deoarece semnul negativ din modificarea entalpiei indică eliberarea de căldură.
• Reacția (D) nu eliberează energie, semnul pozitiv din modificarea entalpiei indică faptul că reacția este endotermă.

d) GRESIT. Afirmația VI nu este adevărată.

Contrar afirmației VI, reacția (D) nu eliberează energie, deoarece este endotermă.

a) CORECT. Afirmațiile sunt corecte deoarece:

• Reacțiile (A) și (B) sunt exoterme, deoarece schimbarea energiei este negativă.
• Reacțiile (C) și (D) sunt endoterme, deoarece valoarea lui ΔH este pozitivă.
• Reacția cu cea mai mare eliberare de energie este (B), deoarece printre reacțiile exoterme ale enunțului, aceasta este cea cu cea mai mare valoare cu semn negativ.

Aceste texte vă vor ajuta să vă sporiți cunoștințele:

• Exerciții de termochimie
• transformări chimice
• Reacții chimice

2. (Enem / 2011) O opțiune neobișnuită pentru gătitul boabelor este utilizarea unui termos. Într-o tigaie, așezați o parte din fasole și trei părți de apă și lăsați setul să fiarbă aproximativ 5 minute, apoi transferați tot materialul într-un termos. Aproximativ 8 ore mai târziu, fasolea va fi gătită.

Gătitul boabelor de fasole are loc în interiorul termosului deoarece

a) apa reacționează cu fasolea, iar această reacție este exotermă.
b) fasolea continuă să absoarbă căldura din apa din jur, deoarece este un proces endoterm.
c) sistemul considerat este practic izolat, nepermițând boabelor să câștige sau să piardă energie.
d) termosul furnizează suficientă energie pentru a găti boabele odată ce începe reacția.
e) energia implicată în reacție încălzește apa, care menține o temperatură constantă, deoarece este un proces exoterm.

Vezi Răspuns

Alternativă corectă: b) fasolea continuă să absoarbă căldura din apa din jur, deoarece este un proces endoterm.

a) GRESIT. O reacție chimică se caracterizează prin formarea de substanțe noi, care nu apar la gătitul boabelor.

b) CORECT. Când apa este încălzită, câștigă căldură și un termos nu permite pierderea acestei energii în mediul înconjurător. Astfel, fasolea absoarbe căldura din apă și gătește, având un proces endoterm.

c) GRESIT. Sistemul este izolat de mediul extern. În interiorul sticlei, fasolea și apa au contact direct și, prin urmare, efectuează un schimb termic.

d) GRESIT. Balonul termos are funcția de a izola sistemul, nepermițând amestecului din interior să schimbe căldura cu mediul înconjurător.

e) GRESIT. Temperatura nu este constantă, deoarece, pe măsură ce apa transferă căldura boabelor, pierde energie până când cele două temperaturi sunt egale.

Consultați textele de mai jos și aflați mai multe despre subiectele tratate în acest număr:

• Transformări fizice și chimice
• căldură și temperatură
• Energie termală