Termochémia: čo to je, chemické reakcie a entalpia

Termochémia je časť chémie, ktorá študuje množstvo tepla (energie) zapojeného do chemických reakcií.

Keď reakcia uvoľňuje teplo, klasifikuje sa ako exotermická. Absorpcia tepla pri reakcii spôsobuje, že je endotermická.

Termochémia tiež študuje prenos energie pri niektorých fyzikálnych javoch, ako sú zmeny stavov hmoty.

Termochémia a teplo

Pri chemických reakciách môže byť energia absorbovaná alebo uvoľnená. Tento prenos tepla je z tela s najvyššou teplotou do tela s najnižšou teplotou.

Prenos tepla z horúceho telesa (A) na studené teleso (B)

Je potrebné pripomenúť, že teplo, nazývané tiež tepelná energia, je koncept, ktorý určuje výmenu tepelnej energie medzi dvoma telesami. O tepelná bilancia sa stanoví, keď oba materiály dosiahnu rovnakú teplotu.

Endotermické a exotermické reakcie

Volá sa endotermická reakcia reakcia, pri ktorej sa absorbuje teplo. Týmto spôsobom telo absorbuje teplo z prostredia, do ktorého je vložené. To je dôvod, prečo endotermická reakcia spôsobuje pocit ochladenia.

Príklad: Pri trení alkoholu na paži paže absorbuje teplo tejto látky. Ale keď po alkohole fúkame do ruky, pociťujeme mierne ochladenie, pocit, ktorý je výsledkom endotermickej reakcie.

už je exotermická reakcia je to naopak. Jedná sa o uvoľnenie tepla, a tým aj o pocit, že sa otepľuje.

Príklad: V tábore ľudia stoja pri ohni, takže teplo uvoľňované plameňmi ohrieva okolie.

Tepelný tok v endotermických a exotermických reakciách

Tepelné výmeny sa vyskytujú aj pri zmenách fyzický stav. Ukazuje sa, že pri zmene z pevnej látky na kvapalinu a z kvapaliny na plyn je proces endotermický. Naopak, zmena z plynu na kvapalinu a z kvapaliny na tuhú látku je exotermická.

entalpia

Entalpia (H) je energie výmeny v reakciách absorpcie a uvoľňovania energie, v danom poradí, endotermických a exotermických.

Neexistuje zariadenie schopné merať entalpiu. Z tohto dôvodu sa meria jeho variácia (ΔH), ktorá sa robí s prihliadnutím na entalpiu reaktantu (počiatočná energia) a entalpiu produktu (konečná energia).

Najbežnejšie typy entalpie sú:

Entalpia formácie	Absorbovaná alebo uvoľnená energia potrebná na vytvorenie 1 molu látky.
Entalpia horenia	Uvoľnená energia, ktorá vedie k spáleniu 1 molu látky.
Link entalpia	Energia absorbovaná pri rozbití 1 molu chemickej väzby v plynnom stave.

Zatiaľ čo entalpia meria energiu, entropia meria stupeň poruchy chemických reakcií.

Hessov zákon

Germain Henry Hess preukázal, že:

Zmena entalpie (ΔH) v chemickej reakcii závisí iba od počiatočného a konečného stavu reakcie, bez ohľadu na počet reakcií.

Zmeny energie podľa Hessovho zákona sa stanovujú pomocou tohto vzorca:

ΔH = H_f - H_i

Kde,

• ΔH: zmena entalpie
• H_f: konečná entalpia alebo produktová entalpia
• H_i: počiatočná entalpia alebo entalpia činidla

Z toho vyvodzujeme, že zmena entalpie je negatívna, keď čelíme exotermickej reakcii. Zmeny entalpie sú zase pozitívne, keď čelíme endotermickej reakcii.

Nezabudnite si prečítať tieto texty, aby ste sa o tejto téme dozvedeli ešte viac.:

• Termodynamika
• Kalorimetria
• citeľné teplo
• latentné teplo

Cvičenia s komentovanou spätnou väzbou

1. (Udesc / 2011) Vzhľadom na tieto rovnice:

(THE)	2COg) + O.2 písm. G) → 2CO2g)	ΔH = - 565,6 kj
(B)	2CH4Og) + 3O2 písm. G) → 2CO2g) + 4H2O(1)	ΔH = - 1462,6 kj
(Ç)	3O2 písm. G) → 2O3 (g)	ΔH = + 426,9 kj
(D)	Viera2O3 (g) + 3 ° Cs → 2Fes + 3COg)	ΔH = +490,8 kj

Zvážte nasledujúce tvrdenia týkajúce sa rovníc:

I. Reakcie (A) a (B) sú endotermické.
II. Reakcie (A) a (B) sú exotermické.
III. Reakcie (C) a (D) sú exotermické.
IV. Reakcie (C) a (D) sú endotermické.
V. Reakcia s najväčším uvoľnením energie je (B).
PÍL. Reakcia s najväčším uvoľňovaním energie je (D).

Skontrolujte správnu alternatívu.

a) Iba tvrdenia II, III a V sú pravdivé.
b) Iba tvrdenia I, III a VI sú pravdivé.
c) Iba tvrdenia I, IV a VI sú pravdivé.
d) Iba tvrdenia II, V a VI sú pravdivé.
e) Iba výroky II, IV a V sú pravdivé.

Pozri odpoveď

Správna alternatíva: e) Iba tvrdenia II, IV a V sú pravdivé.

a) NESPRÁVNE. Výrok III nie je pravdivý.

Na rozdiel od tvrdenia III sú reakcie (C) a (D) endotermické, pretože pozitívny znak vo zmene entalpie naznačuje absorpciu tepla.

b) NESPRÁVNE. Žiadne z tvrdení uvedených v tejto alternatíve nie je správne. Mýlia sa, pretože:

• Reakcie (A) a (B) sú exotermické, pretože záporné znamenie pri zmene entalpie naznačuje uvoľňovanie tepla.
• Reakcie (C) a (D) sú endotermické, pretože pozitívny znak v zmene entalpie naznačuje absorpciu tepla.
• Reakcia (D) neuvoľňuje energiu, pretože je endotermická.

c) NESPRÁVNE. Z troch tvrdení uvedených v tejto alternatíve je správna iba IV. Ďalšie dve sa mýlia, pretože:

• Reakcie (A) a (B) sú exotermické, pretože záporné znamenie pri zmene entalpie naznačuje uvoľňovanie tepla.
• Reakcia (D) neuvoľňuje energiu, pozitívne znamenie v zmene entalpie naznačuje, že reakcia je endotermická.

d) NESPRÁVNE. Výrok VI nie je pravdivý.

Na rozdiel od tvrdenia VI, reakcia (D) neuvoľňuje energiu, pretože je endotermická.

a) SPRÁVNE. Vyhlásenia sú správne, pretože:

• Reakcie (A) a (B) sú exotermické, pretože zmena energie je negatívna.
• Reakcie (C) a (D) sú endotermické, pretože hodnota ΔH je pozitívna.
• Reakcia s najväčším uvoľnením energie je (B), pretože spomedzi exotermických reakcií výpovede je to reakcia s najvyššou hodnotou so záporným znamienkom.

Tieto texty vám pomôžu rozšíriť vaše vedomosti:

• Cvičenie z termochémie
• chemické premeny
• Chemické reakcie

2. (Enem / 2011) Nezvyčajnou možnosťou na varenie fazule je použitie termosky. Na panvicu dajte časť fazule a tri diely vody a nechajte súpravu asi 5 minút prevrieť, potom všetok materiál preložte do termosky. Asi o 8 hodín neskôr budú fazule uvarené.

Varenie fazule sa deje vo vnútri termosky, pretože

a) voda reaguje s fazuľami a táto reakcia je exotermická.
b) fazuľa naďalej absorbuje teplo z okolitej vody, pretože ide o endotermický proces.
c) uvažovaný systém je prakticky izolovaný a neumožňuje fazuľám získavať alebo strácať energiu.
d) termoska poskytuje dostatok energie na varenie fazule, hneď ako začne reakcia.
e) energia zahrnutá v reakcii ohrieva vodu, ktorá udržuje konštantnú teplotu, pretože ide o exotermický proces.

Pozri odpoveď

Správna alternatíva: b) fazuľa naďalej absorbuje teplo z okolitej vody, pretože ide o endotermický proces.

a) NESPRÁVNE. Chemická reakcia je charakterizovaná tvorbou nových látok, ku ktorým pri varení fazule nedochádza.

b) SPRÁVNE. Pri ohreve voda získava teplo a termoska neumožňuje stratu tejto energie pre životné prostredie. Fazuľa tak absorbuje teplo z vody a varí sa pomocou endotermického procesu.

c) NESPRÁVNE. Systém je izolovaný od externého prostredia. Vo vnútri fľaše sú fazuľa a voda v priamom kontakte, a preto prebiehajú tepelná výmena.

d) NESPRÁVNE. Termoska má funkciu izolácie systému a neumožňuje zmesi v nej vymieňať teplo s okolitým prostredím.

e) NESPRÁVNE. Teplota nie je konštantná, pretože voda prenáša teplo na fazuľu a stráca tak energiu, kým sa tieto dve teploty nevyrovnajú.

Prečítajte si texty uvedené nižšie a dozviete sa viac o témach, ktorým sa venuje toto vydanie:

• Fyzikálne a chemické premeny
• teplo a teplota
• Termálna energia