Căldură de învățământ este ceea ce?

Să vorbim despre ceea ce constituie căldura formării și, de asemenea, să definim acele condiții care sunt numite standard. Pentru a înțelege această problemă, vom clarifica diferențele dintre substanțele simple și complexe. Pentru a consolida conceptul de "căldură de formare", vom lua în considerare ecuațiile chimice specifice.

Entalpia standard a formării de substanțe

În interacțiunea carbonului cu gazul hidrogen, se eliberează 76 kJ de energie. În acest caz, această cifră este efectul termic al reacției chimice. Dar aceasta este și căldura formării moleculei de metan din substanțe simple. „De ce?“ - vă întrebați. Acest lucru se explică prin faptul că componentele inițiale au fost carbon și hidrogen. 76 kJ / mol va fi energia pe care chimiștii o numește "căldură de formare".

Tabele de date

În termochimie există numeroase tabele, în care se indică încălzirea formării diferitelor substanțe chimice din substanțe simple. De exemplu, căldura de formare a unei substanțe, a cărei formulă CO ₂ , în stare gazoasă, este de 393,5 kJ / mol.

Semnificație practică

De ce avem nevoie de aceste valori? Căldura formării este o cantitate care este utilizată la calcularea efectului termic al oricărui proces chimic. Pentru a efectua astfel de calcule, va fi necesară aplicarea legii termochemiei.

termochimie

Legea fundamentală explică procesele energetice observate în procesul de reacție chimică. În timpul interacțiunii, se observă transformări calitative în sistemul de reacție. Unele substanțe dispar, în schimb apar noi componente. Un astfel de proces este însoțit de o schimbare a sistemului energetic intern, manifestată sub formă de muncă sau căldură. Lucrarea asociată cu extinderea, pentru transformările chimice, are o valoare minimă. Căldura eliberată atunci când o componentă este transformată într-o altă substanță poate fi o cantitate mare.

Dacă luăm în considerare diferite transformări, absorbția sau emisia unei anumite cantități de căldură se observă pentru aproape toate. Pentru a explica fenomenele care au loc, a fost creată o secțiune specială - termochimie.

Legea lui Hessian

Datorită primului principiu al termodinamicii, a fost posibilă calcularea efectului termic în funcție de condițiile de efectuare a reacției chimice. Calculele se bazează pe legea fundamentală a termochimiei, și anume Legea lui Hess. Să ne dăm formularea: efectul termic al transformării chimice este legat de natură, de starea inițială și finală a materiei, nu este legat de modul de interacțiune.

Ce rezultă din această formulare? În cazul obținerii unui anumit produs, nu este necesară utilizarea unei singure opțiuni de interacțiune, este posibilă efectuarea reacției în mai multe moduri. În orice caz, indiferent de modul în care obțineți substanța dorită, efectul termic al procesului va fi neschimbat. Pentru ao determina, trebuie să rezumăm efectele termice ale tuturor transformărilor intermediare. Datorită legii lui Hess, a fost posibilă efectuarea unor calcule numerice ale efectelor termice, care nu pot fi efectuate într-un calorimetru. De exemplu, căldura de formare a unei substanțe de monoxid de carbon este calculată cantitativ în conformitate cu legea lui Hess, dar prin experimente obișnuite nu veți putea să o determinați. De aceea, tabelele termochimice speciale sunt foarte importante, în care valorile numerice pentru diferite substanțe, determinate în condiții standard

Puncte importante în calcule

Având în vedere că căldura de formare este efectul termic al reacției, starea agregată a substanței în cauză este de o importanță deosebită. De exemplu, în efectuarea măsurătorilor, grafitul este considerat a fi starea carbonului standard, și nu un diamant. De asemenea, ia în considerare presiunea și temperatura, adică condițiile în care componentele de reacție au existat inițial. Aceste cantități fizice pot exercita o influență semnificativă asupra interacțiunii, pot mări sau micșora cantitatea de energie. Pentru a efectua calcule de bază, este obișnuit să se utilizeze indicatori de presiune și temperatură specifici în termochimie.

Condiții standard

Deoarece căldura formării unei substanțe este determinarea magnitudinii efectului energetic exact în condiții standard, le individualizăm separat. Temperatura pentru calcule este aleasă 298 K (25 grade Celsius), presiunea este de 1 atmosferă. În plus, un punct important care trebuie acordat atenției este faptul că căldura formării pentru orice substanță simplă este zero. Acest lucru este logic, deoarece substanțele simple nu se formează singure, adică nu există cheltuieli de energie pentru apariția lor.

Elemente de termochimie

Această secțiune a chimiei moderne are o importanță deosebită, deoarece aici se efectuează calcule importante și se obțin rezultate concrete care sunt utilizate în ingineria energetică termică. În termochimie, există multe concepte și termeni care sunt importante pentru a funcționa pentru a obține rezultatele dorite. Entalpia (ΔH) indică faptul că interacțiunea chimică a apărut într-un sistem închis, nu a existat niciun efect asupra reacției altor reactanți, presiunea a fost constantă. Această rafinare ne permite să vorbim despre corectitudinea calculelor.

În funcție de tipul de reacție pe care îl analizează, amploarea și semnul efectului de căldură rezultat pot să difere semnificativ. Astfel, pentru toate transformările care implică descompunerea unei substanțe complexe în mai multe componente mai simple, se presupune absorbția căldurii. Reacțiile de combinare a materiilor prime multiple într-un singur produs mai complex sunt însoțite de eliberarea unei cantități semnificative de energie.

concluzie

La rezolvarea oricărei probleme termochemice se utilizează același algoritm de acțiuni. În primul rând, conform tabelului, valoarea căldurii de formare este determinată pentru fiecare componentă inițială, precum și pentru produsele de reacție, fără a uita starea agregată. Apoi, înarmați cu legea lui Hess, compun ecuația pentru determinarea valorii căutate.

O atenție deosebită ar trebui acordată luării în considerare a coeficienților stereochimici disponibili înainte de substanțele inițiale sau finale într-o anumită ecuație. Dacă în reacție există substanțe simple, atunci căldura lor de formare standard este zero, adică astfel de componente nu influențează rezultatul obținut în calcule. Vom încerca să folosim informațiile obținute cu privire la o reacție specifică. Dacă luăm ca exemplu procesul de formare a metalului pur din oxid de fier (Fe ³⁺ ) prin interacțiunea cu grafitul, atunci în manual se găsesc valorile căldurii standard de formare. Pentru oxidul de fier (Fe ³⁺ ), este -822,1 kJ / mol, pentru grafit (materie simplă) este zero. Ca urmare a reacției, se formează monoxid de carbon (CO), pentru care această valoare are o valoare de 110,5 kJ / mol, iar pentru fierul eliberat, căldura formării corespunde la zero. Înregistrarea căldurii standard de formare a unei interacțiuni chimice date este caracterizată după cum urmează:

ΔH _о 298 = 3 x (-110,5) - (-822,1) = -331,5 + 822,1 = 490,6 kJ.

Analizând rezultatul numeric obținut prin legea lui Hess, se poate trage o concluzie logică că acest proces este o transformare endotermică, adică implică consumul de energie asupra reacției de reducere a fierului de la oxidul său trivalent.