Keling, hosil boʻlish issiqligi nima haqida gapiraylik, shuningdek, standart deb ataladigan shartlarni aniqlaymiz. Ushbu masalani tushunish uchun biz oddiy va murakkab moddalar o'rtasidagi farqni bilib olamiz. “Tashkillanish issiqligi” tushunchasini mustahkamlash uchun maxsus kimyoviy tenglamalarni ko‘rib chiqing.
Moddalar hosil boʻlishining standart entalpiyasi
Uglerodning gazsimon vodorod bilan oʻzaro taʼsiri reaksiyasida 76 kJ energiya ajralib chiqadi. Bunday holda, bu ko'rsatkich kimyoviy reaktsiyaning termal ta'siridir. Ammo bu oddiy moddalardan metan molekulasining hosil bo'lish issiqligi hamdir. "Nega?" - deb so'raysiz. Bu dastlabki komponentlar uglerod va vodorod bo'lganligi bilan bog'liq. 76 kJ/mol, kimyogarlar "shakllanish issiqligi" deb ataydigan energiya bo'ladi.
Ma'lumotlar jadvallari
Termokimyoda oddiy moddalardan turli kimyoviy moddalar hosil boʻlish issiqliklarini koʻrsatadigan koʻplab jadvallar mavjud. Masalan, formulasi CO2 bo'lgan moddaning gaz holatida hosil bo'lish issiqligiindeksi 393,5 kJ/mol.
Amaliy qiymat
Bu qadriyatlar bizga nima uchun kerak? Shakllanish issiqligi har qanday kimyoviy jarayonning issiqlik effektini hisoblashda foydalaniladigan qiymatdir. Bunday hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun termokimyo qonunini qo'llash kerak bo'ladi.
Termokimyo
U kimyoviy reaksiya jarayonida kuzatiladigan energiya jarayonlarini tushuntiruvchi asosiy qonundir. O'zaro ta'sir jarayonida reaksiyaga kirishuvchi tizimda sifat o'zgarishlari kuzatiladi. Ba'zi moddalar yo'qoladi, uning o'rniga yangi komponentlar paydo bo'ladi. Bunday jarayon ichki energiya tizimining o'zgarishi bilan birga keladi, bu ish yoki issiqlik shaklida o'zini namoyon qiladi. Kengayish bilan bog'liq ish kimyoviy transformatsiyalar uchun minimal ko'rsatkichga ega. Bir komponentning boshqa moddaga aylanishida ajralib chiqadigan issiqlik katta bo'lishi mumkin.
Agar biz turli xil o'zgarishlarni hisobga oladigan bo'lsak, deyarli hamma uchun ma'lum miqdordagi issiqlikning yutilishi yoki chiqishi mavjud. Voqea sodir bo'lgan hodisalarni tushuntirish uchun maxsus bo'lim - termokimyo yaratildi.
Gess qonuni
Termodinamikaning birinchi qonuni tufayli kimyoviy reaksiya sharoitlariga qarab issiqlik effektini hisoblash mumkin boʻldi. Hisob-kitoblar termokimyoning asosiy qonuni, ya'ni Gess qonuniga asoslanadi. Biz uning formulasini beramiz: kimyoviy transformatsiyaning termal effektimateriyaning tabiati, boshlang'ich va yakuniy holati bilan bog'liq bo'lsa, u o'zaro ta'sirning amalga oshirilishi bilan bog'liq emas.
Ushbu iboradan nima kelib chiqadi? Muayyan mahsulotni olishda faqat bitta o'zaro ta'sir variantidan foydalanishning hojati yo'q, reaktsiyani turli usullar bilan amalga oshirish mumkin. Har qanday holatda, kerakli moddani qanday olishingizdan qat'i nazar, jarayonning termal ta'siri bir xil qiymatga ega bo'ladi. Uni aniqlash uchun barcha oraliq transformatsiyalarning issiqlik effektlarini umumlashtirish kerak. Hess qonuni tufayli termal effektlarning raqamli ko'rsatkichlarini hisoblashni amalga oshirish mumkin bo'ldi, buni kalorimetrda amalga oshirish mumkin emas. Masalan, miqdoriy jihatdan uglerod oksidi moddasining hosil bo'lish issiqligi Gess qonuni bo'yicha hisoblanadi, ammo siz uni oddiy tajribalar bilan aniqlay olmaysiz. Shuning uchun maxsus termokimyoviy jadvallar juda muhim bo'lib, ularda standart sharoitlarda aniqlangan turli moddalar uchun raqamli qiymatlar kiritiladi
Hisoblashdagi muhim nuqtalar
Hosillanish issiqligi reaksiyaning issiqlik effekti ekanligini hisobga olsak, ko’rib chiqilayotgan moddaning agregatsiya holati alohida ahamiyatga ega. Misol uchun, o'lchovlarni amalga oshirayotganda, uglerodning standart holati sifatida olmos emas, balki grafitni hisobga olish odatiy holdir. Bosim va harorat, ya'ni reaksiyaga kirishuvchi komponentlar dastlab joylashgan sharoitlar ham hisobga olinadi. Ushbu jismoniy miqdorlar o'zaro ta'sirga sezilarli ta'sir ko'rsatishi, energiya qiymatini oshirishi yoki kamaytirishi mumkin. Asosiy hisob-kitoblar uchun,termokimyoda bosim va haroratning o'ziga xos ko'rsatkichlaridan foydalanish odatiy holdir.
Standart shartlar
Moddaning hosil boʻlish issiqligi standart sharoitda energiya effektining kattaligini aniqlash boʻlganligi uchun ularni alohida ajratib koʻrsatamiz. Hisoblash uchun harorat 298 K (25 daraja Selsiy), bosim - 1 atmosfera tanlanadi. Bundan tashqari, e'tibor berish kerak bo'lgan muhim nuqta - har qanday oddiy moddalar uchun hosil bo'lish issiqligi nolga teng. Bu mantiqan to'g'ri, chunki oddiy moddalar o'z-o'zidan hosil bo'lmaydi, ya'ni ularning hosil bo'lishi uchun energiya sarflanmaydi.
Termokimyo elementlari
Zamonaviy kimyoning ushbu boʻlimi alohida ahamiyatga ega, chunki aynan shu yerda muhim hisob-kitoblar olib boriladi, issiqlik energetikasida qoʻllaniladigan aniq natijalar olinadi. Termokimyoda kerakli natijalarni olish uchun ishlash uchun muhim bo'lgan ko'plab tushunchalar va atamalar mavjud. Entalpiya (DH) kimyoviy o'zaro ta'sirning yopiq tizimda sodir bo'lganligini, boshqa reagentlar tomonidan reaktsiyaga ta'sir qilmaganligini, bosim doimiy ekanligini ko'rsatadi. Bu aniqlik amalga oshirilgan hisob-kitoblarning aniqligi haqida gapirish imkonini beradi.
Qaysi reaksiya koʻrib chiqilishiga qarab, hosil boʻladigan issiqlik effektining kattaligi va belgisi sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Shunday qilib, bitta murakkab moddaning bir nechta oddiy tarkibiy qismlarga parchalanishi bilan bog'liq barcha transformatsiyalar uchun issiqlik yutilish qabul qilinadi. Ko'pgina boshlang'ich moddalarni bitta, murakkabroq mahsulotga birlashtirish reaktsiyalari bilan birga keladikatta miqdorda energiya chiqaradi.
Xulosa
Har qanday termokimyoviy masalani yechishda xuddi shunday harakatlar algoritmidan foydalaniladi. Birinchidan, jadvalga ko'ra, har bir boshlang'ich komponent uchun, shuningdek, reaksiya mahsulotlari uchun agregatsiya holatini unutmasdan, hosil bo'lish issiqligining qiymati aniqlanadi. Bundan tashqari, Gess qonuni bilan qurollangan holda, ular kerakli qiymatni aniqlash uchun tenglama tuzadilar.
Ma'lum bir tenglamada boshlang'ich yoki yakuniy moddalar oldida mavjud bo'lgan stereokimyoviy koeffitsientlarni hisobga olishga alohida e'tibor berilishi kerak. Agar reaksiyada oddiy moddalar bo'lsa, ularning standart hosil bo'lish issiqliklari nolga teng, ya'ni bunday komponentlar hisob-kitoblarda olingan natijaga ta'sir qilmaydi. Keling, olingan ma'lumotni ma'lum bir reaktsiyada ishlatishga harakat qilaylik. Misol tariqasida grafit bilan o'zaro ta'sir qilish natijasida temir oksididan (Fe3+) toza metall hosil bo'lish jarayonini oladigan bo'lsak, ma'lumotnomada siz qiymatlarni topishingiz mumkin standart shakllanish issiqligi. Temir oksidi (Fe3+) uchun -822,1 kJ/mol bo'ladi, grafit (oddiy modda) uchun u nolga teng. Reaktsiya natijasida uglerod oksidi (CO) hosil bo'ladi, bu ko'rsatkich 110,5 kJ / mol qiymatiga ega va chiqarilgan temir uchun hosil bo'lish issiqligi nolga to'g'ri keladi. Berilgan kimyoviy o'zaro ta'sirning standart hosil bo'lish issiqligining yozuvi quyidagicha tavsiflanadi:
DHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Tahlil qilinmoqdaGess qonuni boʻyicha olingan sonli natijadan mantiqiy xulosa chiqarishimiz mumkinki, bu jarayon endotermik transformatsiyadir, yaʼni temirning uch valentli oksididan qaytarilishi reaksiyasi uchun energiya sarflanishini oʻz ichiga oladi.
