Poďme sa rozprávať o tom, čo je to teplo formovania, a tiež definovať tie podmienky, ktoré sa nazývajú štandardné. Aby sme porozumeli tejto problematike, zistíme rozdiely medzi jednoduchými a zložitými látkami. Ak chcete upevniť pojem „teplo tvorby“, zvážte konkrétne chemické rovnice.
Štandardná entalpia tvorby látok
Pri interakcii uhlíka s plynným vodíkom sa uvoľní 76 kJ energie. V tomto prípade je tento údaj tepelným účinkom chemickej reakcie. Ale aj to je teplo vzniku molekuly metánu z jednoduchých látok. "Prečo?" - pýtaš sa. Je to spôsobené tým, že počiatočnými zložkami boli uhlík a vodík. 76 kJ/mol bude energia, ktorú chemici nazývajú „tvorbové teplo“.
Tabuľky s údajmi
V termochémii existuje množstvo tabuliek, ktoré uvádzajú teploty tvorby rôznych chemikálií z jednoduchých látok. Napríklad teplo tvorby látky, ktorej vzorec je CO2, v plynnom stavemá index 393,5 kJ/mol.
Praktická hodnota
Prečo potrebujeme tieto hodnoty? Teplo tvorby je hodnota, ktorá sa používa pri výpočte tepelného účinku akéhokoľvek chemického procesu. Na uskutočnenie takýchto výpočtov bude potrebná aplikácia zákona termochémie.
Termochémia
Je to základný zákon, ktorý vysvetľuje energetické procesy pozorované v procese chemickej reakcie. Počas interakcie sa v reagujúcom systéme pozorujú kvalitatívne premeny. Niektoré látky zmiznú, namiesto nich sa objavia nové zložky. Takýto proces je sprevádzaný zmenou vnútorného energetického systému, ktorá sa prejavuje vo forme práce alebo tepla. Práca spojená s expanziou má minimálny indikátor pre chemické premeny. Teplo uvoľnené pri premene jednej zložky na inú látku môže byť veľké.
Ak vezmeme do úvahy rôzne premeny, takmer pri všetkých dochádza k absorpcii alebo uvoľneniu určitého množstva tepla. Na vysvetlenie vyskytujúcich sa javov bola vytvorená špeciálna sekcia - termochémia.
Hessov zákon
Vďaka prvému zákonu termodynamiky bolo možné vypočítať tepelný efekt v závislosti od podmienok chemickej reakcie. Výpočty vychádzajú zo základného zákona termochémie, konkrétne z Hessovho zákona. Uvádzame jeho formuláciu: tepelný efekt chemickej premenysúvisí s povahou, počiatočným a konečným stavom hmoty, nesúvisí so spôsobom, akým sa interakcia uskutočňuje.
Čo vyplýva z tohto znenia? V prípade získania určitého produktu nie je potrebné použiť iba jednu možnosť interakcie, reakciu je možné uskutočniť rôznymi spôsobmi. V každom prípade, bez ohľadu na to, ako získate požadovanú látku, tepelný efekt procesu bude mať rovnakú hodnotu. Na jej určenie je potrebné zhrnúť tepelné účinky všetkých medzipremien. Vďaka Hessovmu zákonu bolo možné vykonávať výpočty numerických ukazovateľov tepelných účinkov, čo nie je možné vykonať v kalorimetri. Napríklad kvantitatívne sa teplo tvorby oxidu uhoľnatého vypočíta podľa Hessovho zákona, ale bežnými pokusmi ho nezistíte. Preto sú také dôležité špeciálne termochemické tabuľky, do ktorých sa zadávajú číselné hodnoty pre rôzne látky určené za štandardných podmienok
Dôležité body vo výpočtoch
Vzhľadom na to, že teplo vzniku je tepelným účinkom reakcie, stav agregácie príslušnej látky je obzvlášť dôležitý. Napríklad pri meraní je zvykom považovať za štandardný stav uhlíka skôr grafit ako diamant. Do úvahy sa berie aj tlak a teplota, teda podmienky, v ktorých sa reagujúce zložky pôvodne nachádzali. Tieto fyzikálne veličiny môžu mať významný vplyv na vzájomné pôsobenie, zvýšenie alebo zníženie energetickej hodnoty. Pre základné výpočty,termochémiu, je zvykom používať špecifické indikátory tlaku a teploty.
Štandardné podmienky
Vzhľadom na to, že teplo vzniku látky určuje veľkosť energetického účinku za štandardných podmienok, vyčleníme ich samostatne. Teplota pre výpočty sa volí 298 K (25 stupňov Celzia), tlak - 1 atmosféra. Okrem toho dôležitým bodom, ktorý stojí za to venovať pozornosť, je skutočnosť, že teplo tvorby akýchkoľvek jednoduchých látok je nulové. Je to logické, pretože jednoduché látky sa samy netvoria, to znamená, že na ich tvorbu nedochádza k výdaju energie.
Prvky termochémie
Táto časť modernej chémie je mimoriadne dôležitá, pretože práve tu sa vykonávajú dôležité výpočty, získavajú sa špecifické výsledky, ktoré sa využívajú v tepelnej energetike. V termochémii existuje veľa pojmov a pojmov, ktoré je dôležité ovládať, aby sa dosiahli požadované výsledky. Entalpia (ΔH) naznačuje, že chemická interakcia prebiehala v uzavretom systéme, na reakciu nemali vplyv iné činidlá, tlak bol konštantný. Toto objasnenie nám umožňuje hovoriť o presnosti vykonaných výpočtov.
V závislosti od toho, aký druh reakcie sa zvažuje, veľkosť a znak výsledného tepelného efektu sa môžu výrazne líšiť. Takže pre všetky transformácie zahŕňajúce rozklad jednej komplexnej látky na niekoľko jednoduchších zložiek sa predpokladá absorpcia tepla. Reakcie spájania mnohých východiskových látok do jedného, zložitejšieho produktu sú sprevádzané ouvoľňuje značné množstvo energie.
Záver
Pri riešení akéhokoľvek termochemického problému sa používa rovnaký algoritmus akcií. Najprv sa podľa tabuľky pre každú počiatočnú zložku, ako aj pre reakčné produkty, určí hodnota tepla tvorby, pričom sa nezabudne na stav agregácie. Ďalej, vyzbrojení Hessovým zákonom, zostavia rovnicu na určenie požadovanej hodnoty.
Osobitná pozornosť by sa mala venovať zohľadneniu stereochemických koeficientov, ktoré existujú pred počiatočnými alebo konečnými látkami v konkrétnej rovnici. Ak sú v reakcii jednoduché látky, potom sa ich štandardné teplo tvorby rovná nule, to znamená, že takéto zložky neovplyvňujú výsledok získaný vo výpočtoch. Skúsme použiť prijaté informácie na konkrétnu reakciu. Ak vezmeme ako príklad proces tvorby čistého kovu z oxidu železa (Fe3+) interakciou s grafitom, potom v referenčnej knihe nájdete hodnoty štandardného tepla tvorby. Pre oxid železa (Fe3+) to bude –822,1 kJ/mol, pre grafit (jednoduchá látka) sa rovná nule. V dôsledku reakcie sa vytvára oxid uhoľnatý (CO), pre ktorý má tento indikátor hodnotu 110,5 kJ / mol a pre uvoľnené železo zodpovedá nulové teplo tvorby. Záznam štandardného tepla tvorby danej chemickej interakcie je charakterizovaný nasledovne:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Analýzačíselný výsledok získaný podľa Hessovho zákona, môžeme urobiť logický záver, že tento proces je endotermická transformácia, to znamená, že zahŕňa vynaloženie energie na reakciu redukcie železa z jeho trojmocného oxidu.
