Pogovorimo se o tem, kaj je toplota tvorbe, in opredelimo tudi tiste pogoje, ki se imenujejo standardni. Da bi razumeli to vprašanje, bomo ugotovili razlike med preprostimi in zapletenimi snovmi. Za utrjevanje koncepta "nastajanja toplote" upoštevajte posebne kemične enačbe.
Standardna entalpija tvorbe snovi
Pri reakciji interakcije ogljika s plinastim vodikom se sprosti 76 kJ energije. V tem primeru je ta številka toplotni učinek kemične reakcije. Toda to je tudi toplota tvorbe molekule metana iz preprostih snovi. "Zakaj?" - vprašaš. To je posledica dejstva, da sta bili začetni sestavini ogljik in vodik. 76 kJ / mol bo energija, ki jo kemiki imenujejo "toplota tvorbe".
Podatkovne tabele
V termokemiji obstajajo številne tabele, ki kažejo toplote nastajanja različnih kemikalij iz preprostih snovi. Na primer, toplota tvorbe snovi, katere formula je CO2, v plinastem stanjuima indeks 393,5 kJ/mol.
Praktična vrednost
Zakaj potrebujemo te vrednosti? Toplota tvorbe je vrednost, ki se uporablja pri izračunu toplotnega učinka katerega koli kemičnega procesa. Za izvedbo takšnih izračunov bo potrebna uporaba zakona termokemije.
termokemija
On je osnovni zakon, ki pojasnjuje energetske procese, opažene v procesu kemične reakcije. Med interakcijo opazimo kvalitativne transformacije v reakcijskem sistemu. Nekatere snovi izginejo, namesto njih se pojavijo nove. Takšen proces spremlja sprememba notranjega energetskega sistema, ki se kaže v obliki dela ali toplote. Delo, povezano s širitvijo, ima minimalni indikator za kemične transformacije. Toplota, ki se sprosti pri pretvorbi ene komponente v drugo snov, je lahko velika.
Če upoštevamo različne transformacije, skoraj za vse pride do absorpcije ali sproščanja določene količine toplote. Za razlago pojavov, ki se pojavljajo, je bila ustvarjena posebna rubrika - termokemija.
Hessov zakon
Zahvaljujoč prvemu zakonu termodinamike je postalo mogoče izračunati toplotni učinek glede na pogoje kemijske reakcije. Izračuni temeljijo na osnovnem zakonu termokemije, in sicer Hessovem zakonu. Navajamo njegovo formulacijo: toplotni učinek kemične transformacijepovezana z naravo, začetnim in končnim stanjem snovi, ni povezana z načinom izvajanja interakcije.
Kaj sledi iz tega besedila? V primeru pridobitve določenega produkta ni treba uporabiti samo ene možnosti interakcije, reakcijo je mogoče izvesti na različne načine. V vsakem primeru, ne glede na to, kako pridobite želeno snov, bo toplotni učinek postopka enak vrednosti. Da bi ga določili, je treba povzeti toplotne učinke vseh vmesnih transformacij. Zahvaljujoč Hessovemu zakonu je postalo mogoče izvesti izračune številčnih kazalnikov toplotnih učinkov, ki jih je nemogoče izvesti v kalorimetru. Na primer, kvantitativno se toplota tvorbe snovi ogljikovega monoksida izračuna po Hessovem zakonu, vendar je ne boste mogli določiti z običajnimi poskusi. Zato so tako pomembne posebne termokemične tabele, v katere so vnesene številčne vrednosti za različne snovi, določene pod standardnimi pogoji
Pomembne točke pri izračunih
Glede na to, da je toplota tvorbe toplotni učinek reakcije, je agregacijsko stanje zadevne snovi še posebej pomembno. Na primer, pri meritvah je običajno, da se za standardno stanje ogljika šteje grafit in ne diamant. Upoštevata se tudi tlak in temperatura, torej pogoji, v katerih so se sprva nahajale reakcijske komponente. Te fizikalne količine lahko pomembno vplivajo na interakcijo, povečajo ali zmanjšajo energijsko vrednost. Za osnovne izračune,termokemija, je običajno uporabljati posebne kazalnike tlaka in temperature.
Standardni pogoji
Ker je toplota tvorbe snovi določitev velikosti energijskega učinka pri standardnih pogojih, jih bomo izpostavili ločeno. Temperatura za izračune je izbrana 298 K (25 stopinj Celzija), tlak - 1 atmosfera. Poleg tega je pomembna točka, na katero je vredno biti pozoren, dejstvo, da je toplota tvorbe za vse preproste snovi enaka nič. To je logično, saj se preproste snovi ne tvorijo same, torej za njihovo tvorbo ni porabe energije.
Elementi termokemije
Ta del sodobne kemije je še posebej pomemben, saj se tukaj izvajajo pomembni izračuni, dobijo se specifični rezultati, ki se uporabljajo v termoenergetiki. V termokemiji obstaja veliko konceptov in izrazov, s katerimi je pomembno delovati, da bi dosegli želene rezultate. Entalpija (ΔH) kaže, da je kemična interakcija potekala v zaprtem sistemu, na reakcijo drugih reagentov ni vplivalo, tlak je bil konstanten. To pojasnilo nam omogoča, da govorimo o točnosti izvedenih izračunov.
Odvisno od vrste reakcije se lahko obseg in znak nastalega toplotnega učinka bistveno razlikujeta. Torej, za vse transformacije, ki vključujejo razgradnjo ene kompleksne snovi na več enostavnejših komponent, se domneva absorpcija toplote. Reakcije združevanja številnih izhodnih snovi v en, bolj kompleksen produkt spremljajosprošča znatno količino energije.
Sklep
Pri reševanju katerega koli termokemičnega problema se uporablja enak algoritem dejanj. Najprej se v skladu s tabelo za vsako začetno komponento, pa tudi za reakcijske produkte, določi vrednost toplote tvorbe, pri čemer ne pozabimo na agregacijsko stanje. Nadalje, oboroženi s Hessovim zakonom, sestavijo enačbo, da določijo želeno vrednost.
Posebno pozornost je treba nameniti upoštevanju stereokemičnih koeficientov, ki obstajajo pred začetnimi ali končnimi snovmi v določeni enačbi. Če so v reakciji preproste snovi, so njihove standardne toplote tvorbe enake nič, torej takšne komponente ne vplivajo na rezultat, dobljen v izračunih. Poskusimo uporabiti prejete informacije za določeno reakcijo. Če vzamemo za primer proces tvorbe čiste kovine iz železovega oksida (Fe3+) z interakcijo z grafitom, potem lahko v referenčni knjigi najdete vrednosti standardne toplote tvorbe. Za železov oksid (Fe3+) bo –822,1 kJ/mol, za grafit (preprosta snov) je enak nič. Kot rezultat reakcije nastane ogljikov monoksid (CO), za katerega ima ta indikator vrednost 110,5 kJ / mol, za sproščeno železo pa toplota tvorbe ustreza nič. Zapis standardne toplote tvorbe dane kemične interakcije je označen kot sledi:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Analizapo številčnem rezultatu, pridobljenem po Hessovem zakonu, lahko logično zaključimo, da je ta proces endotermna transformacija, torej vključuje porabo energije za reakcijo redukcije železa iz njegovega trivalentnega oksida.
