Lad os tale om, hvad dannelsens varme er, og også definere de forhold, der kaldes standard. For at forstå dette problem vil vi finde ud af forskellene mellem simple og komplekse stoffer. Overvej specifikke kemiske ligninger for at konsolidere begrebet "dannelsesvarme".
Standardentalpi for dannelse af stoffer
I reaktionen mellem kulstof og gasformigt brint frigives 76 kJ energi. I dette tilfælde er denne figur den termiske effekt af en kemisk reaktion. Men dette er også dannelsesvarmen af et metanmolekyle fra simple stoffer. "Hvorfor?" - du spørger. Dette skyldes det faktum, at de oprindelige komponenter var kulstof og brint. 76 kJ/mol vil være den energi, som kemikere kalder "dannelsens varme".
Datatabeller
Inden for termokemi er der adskillige tabeller, der angiver varmedannelsen af forskellige kemikalier fra simple stoffer. For eksempel dannelsesvarmen af et stof, hvis formel er CO2, i gasformig tilstandhar et indeks på 393,5 kJ/mol.
Praktisk værdi
Hvorfor har vi brug for disse værdier? Dannelsesvarmen er en værdi, der bruges til at beregne varmeeffekten af enhver kemisk proces. For at udføre sådanne beregninger vil anvendelsen af termokemiens lov være påkrævet.
Termokemi
Han er den grundlæggende lov, der forklarer de energiprocesser, der observeres i processen med en kemisk reaktion. Under interaktionen observeres kvalitative transformationer i det reagerende system. Nogle stoffer forsvinder, nye komponenter dukker i stedet op. En sådan proces er ledsaget af en ændring i det indre energisystem, som manifesterer sig i form af arbejde eller varme. Arbejdet i forbindelse med ekspansion har en minimumsindikator for kemiske omdannelser. Den varme, der frigives ved omdannelsen af en komponent til et andet stof, kan være stor.
Hvis vi betragter en række forskellige transformationer, er der for næsten alle en absorption eller frigivelse af en vis mængde varme. For at forklare de forekommende fænomener blev der oprettet et særligt afsnit - termokemi.
Hess' lov
Takket være termodynamikkens første lov blev det muligt at beregne den termiske effekt afhængigt af betingelserne for en kemisk reaktion. Beregningerne er baseret på termokemiens grundlov, nemlig Hess-loven. Vi giver dens formulering: den termiske virkning af en kemisk transformationforbundet med stoffets natur, den indledende og endelige tilstand, er den ikke forbundet med den måde, interaktionen udføres på.
Hvad følger af denne formulering? I tilfælde af at opnå et bestemt produkt er der ikke behov for kun at bruge én interaktionsmulighed, det er muligt at udføre reaktionen på en række forskellige måder. Under alle omstændigheder, uanset hvordan du opnår det ønskede stof, vil den termiske effekt af processen være den samme værdi. For at bestemme det er det nødvendigt at opsummere de termiske virkninger af alle mellemliggende transformationer. Takket være Hess' lov blev det muligt at udføre beregninger af numeriske indikatorer for termiske effekter, hvilket er umuligt at udføre i et kalorimeter. For eksempel beregnes kvantitativt dannelsesvarmen af kuliltestof efter Hess' lov, men du vil ikke kunne bestemme det ved almindelige forsøg. Derfor er specielle termokemiske tabeller så vigtige, hvor numeriske værdier er indtastet for forskellige stoffer, bestemt under standardbetingelser
Vigtige point i beregninger
I betragtning af at dannelsesvarmen er reaktionens termiske effekt, er det pågældende stofs aggregeringstilstand af særlig betydning. For eksempel, når du foretager målinger, er det sædvanligt at betragte grafit i stedet for diamant som standardtilstanden for kulstof. Tryk og temperatur tages også i betragtning, det vil sige de forhold, hvorunder de reagerende komponenter oprindeligt var placeret. Disse fysiske størrelser kan have en væsentlig effekt på samspillet, øge eller mindske energiværdien. For grundlæggende beregninger,termokemi, er det sædvanligt at bruge specifikke indikatorer for tryk og temperatur.
Standardbetingelser
Da varmen fra dannelsen af et stof er bestemmelsen af størrelsen af energieffekten under standardbetingelser, vil vi udskille dem separat. Temperaturen til beregninger er valgt 298 K (25 grader Celsius), tryk - 1 atmosfære. Derudover er et vigtigt punkt, der er værd at være opmærksom på, det faktum, at dannelsesvarmen for alle simple stoffer er nul. Dette er logisk, fordi simple stoffer ikke dannes af sig selv, det vil sige, at der ikke bruges energi til deres dannelse.
Elements of thermochemistry
Denne sektion af moderne kemi er af særlig betydning, fordi det er her, der udføres vigtige beregninger, og der opnås specifikke resultater, som bruges i termisk energiteknik. I termokemi er der mange begreber og termer, som er vigtige at betjene for at opnå de ønskede resultater. Entalpi (ΔH) indikerer, at den kemiske interaktion fandt sted i et lukket system, der var ingen indflydelse på reaktionen fra andre reagenser, trykket var konstant. Denne præcisering giver os mulighed for at tale om nøjagtigheden af de udførte beregninger.
Afhængigt af hvilken slags reaktion der overvejes, kan størrelsen og tegnet på den resulterende termiske effekt variere betydeligt. Så for alle transformationer, der involverer nedbrydning af et komplekst stof til flere enklere komponenter, antages varmeabsorption. Reaktionerne ved at kombinere mange udgangsstoffer til et, mere komplekst produkt er ledsaget affrigiver en betydelig mængde energi.
Konklusion
Når man løser et termokemisk problem, bruges den samme handlingsalgoritme. For det første, ifølge tabellen, for hver indledende komponent såvel som for reaktionsprodukterne bestemmes værdien af dannelsesvarmen, ikke at glemme aggregeringstilstanden. Yderligere, bevæbnet med Hess' lov, komponerer de en ligning for at bestemme den ønskede værdi.
Særlig opmærksomhed bør rettes mod at tage højde for de stereokemiske koefficienter, der findes foran de oprindelige eller endelige stoffer i en bestemt ligning. Hvis der er simple stoffer i reaktionen, er deres standard dannelsesvarme lig med nul, det vil sige, at sådanne komponenter ikke påvirker resultatet opnået i beregningerne. Lad os prøve at bruge de modtagne oplysninger om en specifik reaktion. Hvis vi som eksempel tager processen med dannelse af rent metal fra jernoxid (Fe3+) ved interaktion med grafit, så kan du i opslagsbogen finde værdierne af standard dannelsesvarme. For jernoxid (Fe3+) vil det være –822,1 kJ/mol, for grafit (et simpelt stof) er det lig nul. Som et resultat af reaktionen dannes carbonmonoxid (CO), for hvilken denne indikator har en værdi på 110,5 kJ / mol, og for det frigivne jern svarer dannelsesvarmen til nul. Registreringen af standard dannelsesvarmen for en given kemisk interaktion er karakteriseret som følger:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Analyserdet numeriske resultat opnået i henhold til Hess-loven, kan vi drage en logisk konklusion, at denne proces er en endoterm transformation, det vil sige, at den involverer forbrug af energi til reaktionen af reduktion af jern fra dets trivalente oxid.
