La oss snakke om hva formasjonsvarmen er, og også definere de forholdene som kalles standard. For å forstå dette problemet, vil vi finne ut forskjellene mellom enkle og komplekse stoffer. For å konsolidere konseptet "formasjonsvarme", vurder spesifikke kjemiske ligninger.
Standard entalpi for dannelse av stoffer
I reaksjonen mellom karbon og gassformig hydrogen frigjøres 76 kJ energi. I dette tilfellet er denne figuren den termiske effekten av en kjemisk reaksjon. Men dette er også dannelsesvarmen til et metanmolekyl fra enkle stoffer. "Hvorfor?" - du spør. Dette skyldes det faktum at de opprinnelige komponentene var karbon og hydrogen. 76 kJ / mol vil være energien som kjemikere kaller "dannelsens varme".
Datatabeller
Innen termokjemi er det mange tabeller som indikerer dannelsesvarmen til forskjellige kjemikalier fra enkle stoffer. For eksempel dannelsesvarmen til et stoff med formelen CO2, i gassformhar en indeks på 393,5 kJ/mol.
Praktisk verdi
Hvorfor trenger vi disse verdiene? Dannelsesvarmen er en verdi som brukes når man beregner varmeeffekten av enhver kjemisk prosess. For å utføre slike beregninger vil det kreves anvendelse av termokjemiloven.
Termokjemi
Han er den grunnleggende loven som forklarer energiprosessene som observeres i prosessen med en kjemisk reaksjon. Under interaksjonen observeres kvalitative transformasjoner i det reagerende systemet. Noen stoffer forsvinner, nye komponenter dukker opp i stedet. En slik prosess er ledsaget av en endring i det indre energisystemet, som manifesterer seg i form av arbeid eller varme. Arbeidet knyttet til utvidelse har en minimumsindikator for kjemiske transformasjoner. Varmen som frigjøres ved omdannelsen av en komponent til en annen substans kan være stor.
Hvis vi vurderer en rekke transformasjoner, er det for nesten alle en absorpsjon eller frigjøring av en viss mengde varme. For å forklare de forekommende fenomenene ble det laget en spesiell seksjon - termokjemi.
Hess' lov
Takket være termodynamikkens første lov ble det mulig å beregne den termiske effekten avhengig av betingelsene for en kjemisk reaksjon. Beregningene er basert på termokjemiens grunnleggende lov, nemlig Hess-loven. Vi gir dens formulering: den termiske effekten av en kjemisk transformasjonassosiert med materiens natur, opprinnelige og endelige tilstand, er den ikke assosiert med måten interaksjonen utføres på.
Hva følger av denne formuleringen? Når det gjelder å oppnå et bestemt produkt, er det ikke nødvendig å bruke bare ett interaksjons alternativ, det er mulig å utføre reaksjonen på en rekke måter. Uansett hvordan du oppnår det ønskede stoffet, vil den termiske effekten av prosessen være den samme verdien. For å bestemme det, er det nødvendig å oppsummere de termiske effektene av alle mellomliggende transformasjoner. Takket være Hess lov ble det mulig å utføre beregninger av numeriske indikatorer for termiske effekter, noe som er umulig å utføre i et kalorimeter. For eksempel beregnes kvantitativt dannelsesvarmen av karbonmonoksidstoff i henhold til Hess' lov, men du vil ikke kunne bestemme den ved vanlige eksperimenter. Det er derfor spesielle termokjemiske tabeller er så viktige, der numeriske verdier er lagt inn for forskjellige stoffer, bestemt under standardbetingelser
Viktige poeng i beregninger
Gitt at dannelsesvarmen er den termiske effekten av reaksjonen, er aggregeringstilstanden til det aktuelle stoffet av spesiell betydning. For eksempel, når du foretar målinger, er det vanlig å vurdere grafitt, i stedet for diamant, som standardtilstanden for karbon. Trykk og temperatur er også tatt i betraktning, det vil si forholdene der de reagerende komponentene opprinnelig var lokalisert. Disse fysiske mengdene kan ha en betydelig effekt på samspillet, øke eller redusere energiverdien. For grunnleggende beregninger,termokjemi, er det vanlig å bruke spesifikke indikatorer for trykk og temperatur.
Standardbetingelser
Siden varmen fra dannelsen av et stoff er bestemmelsen av størrelsen på energieffekten under standardforhold, vil vi skille dem ut separat. Temperaturen for beregninger er valgt 298 K (25 grader Celsius), trykk - 1 atmosfære. I tillegg er et viktig poeng verdt å være oppmerksom på det faktum at dannelsesvarmen for alle enkle stoffer er null. Dette er logisk, fordi enkle stoffer ikke dannes av seg selv, det vil si at det ikke brukes energi til dannelsen.
Elements of thermochemistry
Denne delen av moderne kjemi er av spesiell betydning, fordi det er her viktige beregninger utføres, spesifikke resultater oppnås som brukes i termisk kraftteknikk. Innen termokjemi er det mange begreper og begreper som er viktige å operere for å oppnå ønskede resultater. Entalpi (ΔH) indikerer at den kjemiske interaksjonen fant sted i et lukket system, det var ingen påvirkning på reaksjonen fra andre reagenser, trykket var konstant. Denne avklaringen lar oss snakke om nøyaktigheten til de utførte beregningene.
Avhengig av hva slags reaksjon som vurderes, kan størrelsen og tegnet på den resulterende termiske effekten variere betydelig. Så for alle transformasjoner som involverer dekomponering av ett komplekst stoff til flere enklere komponenter, antas varmeabsorpsjon. Reaksjonene ved å kombinere mange utgangsstoffer til ett, mer komplekst produkt er ledsaget avfrigjør en betydelig mengde energi.
Konklusjon
Når du løser et termokjemisk problem, brukes den samme handlingsalgoritmen. For det første, i henhold til tabellen, for hver innledende komponent, så vel som for reaksjonsproduktene, bestemmes verdien av formasjonsvarmen, uten å glemme aggregeringstilstanden. Videre, bevæpnet med Hess' lov, komponerer de en ligning for å bestemme ønsket verdi.
Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot å ta hensyn til de stereokjemiske koeffisientene som eksisterer foran de opprinnelige eller endelige stoffene i en bestemt ligning. Hvis det er enkle stoffer i reaksjonen, er deres standard formasjonsvarme lik null, det vil si at slike komponenter ikke påvirker resultatet oppnådd i beregningene. La oss prøve å bruke den mottatte informasjonen på en spesifikk reaksjon. Hvis vi som eksempel tar prosessen med dannelse av rent metall fra jernoksid (Fe3+) ved interaksjon med grafitt, så kan du i oppslagsboken finne verdiene av standard formasjonsvarme. For jernoksid (Fe3+) vil den være –822,1 kJ/mol, for grafitt (en enkel substans) er den lik null. Som et resultat av reaksjonen dannes karbonmonoksid (CO), for hvilken denne indikatoren har en verdi på 110,5 kJ / mol, og for det frigjorte jernet tilsvarer dannelsesvarmen null. Registreringen av standard dannelsesvarmen for en gitt kjemisk interaksjon er karakterisert som følger:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Analyserdet numeriske resultatet oppnådd i henhold til Hess-loven, kan vi trekke en logisk konklusjon at denne prosessen er en endoterm transformasjon, det vil si at den involverer energiforbruk for reaksjonen av reduksjon av jern fra dets treverdige oksid.
