Термохімія: що це, хімічні реакції та ентальпія

Термохімія - це частина хімії, яка вивчає кількість теплоти (енергії), яка бере участь у хімічних реакціях.

Коли реакція виділяє тепло, вона класифікується як екзотермічна. Поглинання тепла в реакції викликає його ендотермічність.

Термохімія також вивчає передачу енергії в деяких фізичних явищах, таких як зміна стану речовини.

Термохімія та тепло

У хімічних реакціях енергія може поглинатися або виділятися. Цей тепловіддача відбувається від тіла, яке має найвищу температуру, до того, яке має найнижчу температуру.

Передача тепла від гарячого тіла (A) до холодного (B)

Варто пам’ятати, що тепло, яке також називають тепловою енергією, - це поняття, яке визначає обмін тепловою енергією між двома тілами. О тепловий баланс встановлюється, коли два матеріали досягають однакової температури.

Ендотермічні та екзотермічні реакції

це називається ендотермічна реакція реакція, в якій поглинається тепло. Таким чином, тіло поглинає тепло із середовища, в яке воно потрапляє. Ось чому ендотермічна реакція викликає відчуття охолодження.

Приклад: Під час втирання спирту в руку, рука поглинає тепло цієї речовини. Але, коли дмеш на руку після того, як пройшов алкоголь, ми відчуваємо невеликий озноб, відчуття, яке є результатом ендотермічної реакції.

вже екзотермічна реакція це навпаки. Це виділення тепла і, отже, відчуття потеплішає.

Приклад: У таборі люди стоять біля багаття, щоб тепло, яке виділяє полум'я, зігрівало оточуючих.

Тепловий потік в ендотермічних та екзотермічних реакціях

Теплообмін також трапляється у змінах Росії фізичний стан. Виявляється, при переході від твердого до рідкого та від рідкого до газового процес процес є ендотермічним. І навпаки, перехід від газу до рідини та від рідини до твердої речовини є екзотермічним.

ентальпія

Ентальпія (H) - це енергія обмінюються в реакціях поглинання та вивільнення енергії, відповідно, ендотермічної та екзотермічної.

Немає приладу, здатного вимірювати ентальпію. З цієї причини вимірюється його варіація (ΔH), що робиться з урахуванням ентальпії реагенту (початкова енергія) та ентальпії продукту (кінцева енергія).

Найбільш повторюваними видами ентальпії є:

Ентальпія формації	Поглинена або виділена енергія, необхідна для утворення 1 моля речовини.
Ентальпія горіння	Вивільняється енергія, в результаті якої спалюється 1 моль речовини.
Ентальпія ланки	Енергія, що поглинається при розриві 1 моля хімічного зв’язку, в газоподібному стані.

Поки ентальпія вимірює енергію, ентропія вимірює ступінь розладу хімічних реакцій.

Закон Гесса

Жермен Генрі Гесс встановив, що:

Зміна ентальпії (ΔH) в хімічній реакції залежить лише від початкового та кінцевого станів реакції, незалежно від кількості реакцій.

Зміни енергії, згідно із законом Гесса, встановлюються за такою формулою:

ΔH = H_f - Ч._i

Де,

• ΔH: варіація ентальпії
• H_f: остаточна ентальпія або ентальпія продукту
• H_i: початкова ентальпія або ентальпія реагенту

З цього ми робимо висновок, що коливання ентальпії є негативним, коли ми стикаємося з екзотермічною реакцією. У свою чергу, варіація ентальпії є позитивною, коли ми стикаємось з ендотермічною реакцією.

Обов’язково ознайомтесь із цими текстами, щоб дізнатись ще більше про тему.:

• Термодинаміка
• Калориметрія
• відчутне тепло
• приховане тепло

Вправи з коментованими відгуками

1. (Udesc / 2011) Враховуючи такі рівняння:

(THE)	2CO(g) + O2 (г) → 2CO2(g)	ΔH = - 565,6 кДж
(B)	2CH4О(g) + 3O2 (г) → 2CO2(g) + 4Н2О(1)	ΔH = - 1462,6 кДж
(Ç)	3O2 (г) → 2O3 (г)	ΔH = + 426,9 кДж
(D)	Віра2О3 (г) + 3С(s) → 2Fe(s) + 3CO(g)	ΔH = +490,8 кДж

Розглянемо такі положення щодо рівнянь:

Я Реакції (А) і (В) є ендотермічними.
II. Реакції (А) і (В) екзотермічні.
III. Реакції (C) і (D) екзотермічні.
IV. Реакції (C) та (D) є ендотермічними.
В. Реакція з найбільшим виділенням енергії є (B).
БАЧИВ. Реакція з найбільшим виділенням енергії є (D).

Перевірте правильну альтернативу.

а) Тільки твердження II, III та V відповідають дійсності.
б) Істинними є лише твердження I, III та VI.
в) Істинними є лише твердження I, IV та VI.
г) Істинними є лише твердження II, V і VI.
д) Істинними є лише твердження II, IV та V.

Див. Відповідь

Правильна альтернатива: д) Істинними є лише твердження II, IV та V.

а) НЕПРАВИЛЬНО. Твердження III не відповідає дійсності.

На відміну від твердження III, реакції (C) та (D) є ендотермічними, оскільки позитивний знак у варіації ентальпії вказує на поглинання тепла.

б) НЕПРАВИЛЬНО. Жодне із тверджень, наведених у цій альтернативі, не є правильним. Вони помиляються, оскільки:

• Реакції (А) і (В) екзотермічні, оскільки негативний знак при зміні ентальпії вказує на виділення тепла.
• Реакції (C) та (D) є ендотермічними, оскільки позитивний знак у зміні ентальпії вказує на поглинання тепла.
• Реакція (D) не виділяє енергію, оскільки є ендотермічною.

в) НЕПРАВИЛЬНО. З трьох тверджень, наведених у цій альтернативі, правильним є лише IV. Два інших помиляються, оскільки:

• Реакції (А) і (В) екзотермічні, оскільки негативний знак при зміні ентальпії вказує на виділення тепла.
• Реакція (D) не виділяє енергію, позитивний знак при зміні ентальпії вказує на те, що реакція ендотермічна.

г) НЕПРАВИЛЬНО. Твердження VI не відповідає дійсності.

На відміну від твердження VI, реакція (D) не виділяє енергію, оскільки є ендотермічною.

а) ПРАВИЛЬНО. Твердження є правильними, оскільки:

• Реакції (А) і (В) екзотермічні, оскільки зміна енергії є негативним.
• Реакції (C) та (D) є ендотермічними, оскільки значення ΔH є позитивним.
• Реакція з найбільшим виділенням енергії є (B), оскільки серед екзотермічних реакцій висловлювання це найвище значення з негативним знаком.

Ці тексти допоможуть вам збільшити свої знання:

• Вправи з термохімії
• хімічні перетворення
• Хімічні реакції

2. (Enem / 2011) Незвичним варіантом приготування квасолі є використання термоса. На сковороду помістіть частину квасолі і три частини води і дайте заварювати набору близько 5 хвилин, а потім перекладіть весь матеріал у термос. Приблизно через 8 годин квасоля вариться.

Приготування квасолі відбувається всередині термоса, оскільки

а) вода реагує з квасолею, і ця реакція екзотермічна.
б) квасоля продовжує поглинати тепло із навколишньої води, оскільки це ендотермічний процес.
в) розглянута система практично ізольована, не дозволяючи бобам набирати або втрачати енергію.
г) термос забезпечує достатньо енергії для варіння квасолі, як тільки починається реакція.
д) енергія, яка бере участь у реакції, нагріває воду, яка підтримує постійну температуру, оскільки це екзотермічний процес.

Див. Відповідь

Правильна альтернатива: б) боби продовжують поглинати тепло із навколишньої води, оскільки це ендотермічний процес.

а) НЕПРАВИЛЬНО. Хімічна реакція характеризується утворенням нових речовин, яких не відбувається при варінні квасолі.

б) ПРАВИЛЬНО. Коли вода нагрівається, вона набирає тепло, і термос не дозволяє цій енергії втратити навколишнє середовище. Таким чином, квасоля поглинає тепло від води і готує, забезпечуючи ендотермічний процес.

в) НЕПРАВИЛЬНО. Система ізольована від зовнішнього середовища. Усередині пляшки квасоля та вода мають прямий контакт і, отже, здійснюють теплообмін.

г) НЕПРАВИЛЬНО. Термос має функцію ізоляції системи, не дозволяючи суміші всередині неї обмінюватися теплом із навколишнім середовищем.

д) НЕПРАВИЛЬНО. Температура не є постійною, оскільки вода передає тепло квасолі, вона втрачає енергію, доки обидві температури не зрівняються.

Перегляньте тексти нижче та дізнайтеся більше про теми, висвітлені у цьому випуску:

• Фізичні та хімічні перетворення
• тепло і температура
• Термальна енергія