A kémiai reakciók termikus hatásai
A termokémia vizsgálja a kémiai reakciók termikus hatásait, azaz a kémiai reakció során felszabaduló vagy abszorbeált hő mennyisége. A termokémia a termodinamika első törvényének alkalmazása a kémiai folyamatokhoz. Új technológiai folyamatok kifejlesztésekor és a berendezések tervezésénél ismerni kell a tervezett folyamatok termikus hatásait. A biológusok érdekli, hogy a folyamatban lévő reakció eredményeként felszabaduló energia elegendő-e a sejtek életének fenntartásához. Ezek a kérdések lehetővé teszik számunkra, hogy válaszoljunk a termokémiai számításokra.
Mindenekelőtt meg kell válaszolni a kérdést: miért van gyakorlatilag minden kémiai reakció bizonyos hőhatásokkal? Ennek a kérdésnek a megválaszolásához figyelembe kell venni, hogy a reakció kémiai kötések szakadásához és kialakulásához vezet. Vegyük például figyelembe a hidrogén és a klór kölcsönhatását:
Nyilvánvalóan 2 mól hidrogén-klorid kötés kialakulását 1 mól hidrogénre és 1 mól klórra kell bontani. Adjuk meg a kötelező energiák értékeit:
H-H-436,0 kJ / mol, Cl-C1-242,3 kJ / mol, H-Cl-431,4 kJ / mol
A hidrogén- és klórmolekulák kötésének megszakításához 436,0 + 242,3 = 678,3 kJ fel kell használni. A 2 mól hidrogén-klorid kötéseinek kialakulása 431,4 × 2 = 862,8 kJ izolációt eredményez. Így a vizsgált reakciót 862,8-678,3 = 184,5 kJ hőmennyiséggel szabadítják fel.
A legtöbb kémiai reakció állandó nyomáson (nyílt főzőpohárban, lombikban) történik. Az előző fejezetben arra a következtetésre jutottunk, hogy izobár folyamatokban a hőmennyiséget az entalpia változásával mérjük. Ezért a reakciók termikus hatásait általában a DH értékek jelölik.
A hőkibocsátást kísérő reakciókat exotermnek nevezik. Ha a reakció a hő felszívódásával kezdődik, az endoterm reakciónak nevezik. A termodinamikában elfogadott jelek rendszerével összhangban (lásd 1.2.4.) Exoterm reakciók DH<0, а для эндотермических – DН>0.
A kémiai egyenleteket, amelyekben a reakció termikus hatását állandó nyomáson jelezzük, termokémiai egyenletnek nevezzük. A DH kJ-ban kifejezett értéke a reakcióban részt vevő anyagok mennyiségével függ össze, és a sztöchiometrikus együtthatók lehetnek frakcionálisak. Elkészítésekor termokémiai egyenletek esetében meg kell határozni minden egyes anyag fizikai állapot: (d) - gáz-halmazállapotú, (g) - folyadék, (k) -, kristályos (aq) - vizes oldatban. Az e szakasz elején figyelembe vett reakció termokémiai egyenletét az alábbiak szerint kell megírni:
Most készítsük el az erős sav semlegesítésével termokémiai egyenletet egy erős bázissal. Tudjuk, hogy az erős savak lúgokkal történő semlegesítésével kapcsolatos reakciókat ugyanazon ion-molekuláris egyenlettel írhatjuk le:
Jelölje meg az oldat részecskéinek állapotát, és tekintse meg 1 mol vizet 298 K hőmérsékleten és 1 atm nyomáson. írhatjuk a termokémiai egyenletet:
Az entalpia változása természetesen ugyanolyan lesz, függetlenül az erős sav (HCl, HNO3, H2S04) és az erős bázis (KOH, NaOH) természetétől.