Készítette: Mgr. Zuzana Szocsová
Termokémia a kémia olyan ága, amely a kémiai reakciókban lejátszódó termikus jelenségekkel foglalkozik (energia változásokkal foglalkozik). A kémiai reakciók során egy bizonyos energiaváltozás következik be, vagyis hő szabadul fel vagy fogyaszt. A hőfogyasztás vagy -felszabadulás a kémiai reakcióba belépő reaktánsok típusától és a kémiai reakció során keletkező termékek típusától függ.
Attól függően, hogy egy kémiai reakció során felszabadul-e vagy elfogyasztják-e a hőt (azaz a hőegyensúly szerint), a kémiai reakciókat a következőkre osztjuk:
Exoterm - az exoterm reakciók során hő szabadul fel.
Endoterm - az endoterm reakciók során hőt fogyasztanak.
Exoterm reakciók
A termékek energiája alacsonyabb, mint a reagensek energiája (a felszabadult energia értékével)
A termékek stabilabbak, mint azok a reagensek, amelyekből képződnek
Néhány spontán zajlik normál hőmérsékleten és nyomáson (semlegesítő, kicsapó stb.)
Néhány a kezdeti energiaellátás során megy végbe, de ezután folytatódik, és az energia felszabadul (papír, szén stb.
Endoterm reakciók
A termékek energiája magasabb, mint a beérkező reaktánsoké
A termékek kevésbé stabilak, mint a reagensek
A legtöbbre csak állandó fűtéssel kerül sor
Q reakcióhő
A reakcióhő olyan mennyiség, amely megadja nekünk a kémiai reakció során felszabaduló vagy elfogyasztott hőt. A kémiai reakció során kapott termékek és a reagensek entalpiája közötti különbségként határozható meg.
Entalpiu nagybetűkkel jelezzük H, egysége az kJ. mol -1 .
Így a reakció hőjére a következők vonatkoznak:
Q = Δ H
Δ H = H termékek - H reagensek
Exoterm reakciókban a termékek entalpia kisebb, mint a reagensek entalpija, ezért a reakcióhő negatív értékű.
H R - termékek entalpiája
H P - a reagensek entalpiája
ΔH = H P - H R
Az endoterm reakciókban a termékek entalpiája nagyobb, mint a reagensek entalpija, ezért a reakcióhő pozitív értékkel bír.
H R - termékek entalpiája
H P - a reagensek entalpiája
ΔH = H P - H R
A reakcióhő értéke a kémiai reakcióba belépő reagensek mennyiségétől függ. Tehát minél nagyobb a reagensek mennyisége, annál nagyobb a hője egy adott kémiai reakciónak.
Így egy adott kémiai reakció reakcióhője az a hőmennyiség, amelyet elfogyasztunk vagy felszabadítunk, ha a reagensek mennyiségét úgy reagáltatjuk, ahogy azt a kémiai reakció kémiai egyenletében a sztöchiometriai együtthatók jelzik.
2H 2 O (g) → 2 H 2 (g) + O 2 (g) 457 ° C hő fogy
H 2 O (g) → H 2 (g) + 1/2O 2 (g) 457/2 ° C hőfogyasztás
A szokásos körülmények között lejátszódó kémiai reakció reakcióhőjét nevezzük ΔH 0 . (standard körülmények: 298,15 K hőmérséklet, 101,3 kPa nyomás)
Termokémiai egyenletek
A termokémiai egyenletek olyan egyenletek, amelyek információkat tartalmaznak az elfogyasztott vagy leadott hőről. Ezeknek az egyenleteknek meg kell adniuk az összes reagens állapotát is.
Exoterm egyenletek (hő szabadul fel a környezetbe) ΔH
Ca (s) + 2 H2O (l) Ca (OH) 2 (aq) + H2 (g) Δ H = - 431,1 kJ. mol -1
Endoterm egyenletek (felhasznált hő) ΔH> 0
H2O (g) + C (s) CO (g) + H2 (g) H = 131,4 kJ.mol -1
Csoportállapot termokémiai egyenletekben:
s (solidus) - szilárd halmazállapotú anyag
l (liquidus) - folyékony anyag
g (gaseus) - gáznemű anyag
aq (aqua) - anyag vizes oldatban
Termokémiai törvények
Az első termokémiai törvényt 1780-ban fedezte fel Lavoiser és Laplace :
"A közvetlen és a fordított reakció reakcióhőjének értéke megegyezik, és csak előjelben tér el. "
2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g) ΔH1 = - 483,9 kJ.mol -1
reverzibilis reakció 2H2O (g) → 2H2 (g) + O2 g) ΔH2 = 483,9 kJ.mol -1
Két mol kén-dioxid szintézise két mol kén-dioxidból és egy mol oxigénből 196 kJ hőt szabadít fel
2SO 2 g) + RÓL RŐL 2 g) → 2 SO 3 g) ΔH = - 196 kJ.mol -1
Két mól kén-dioxid lebontásakor azonos mennyiségű hőt fogyasztanak:
2SO 3 g) → 2SO 2 g) + RÓL RŐL 2 g) ΔH = 196 kJ. mol -1
A második termokémiai törvényt 1840-ben fedezte fel és fogalmazta meg Hess:
A reakció reakcióhője megegyezik a részleges reakciók reakcióhőinek összegével.
ΔH = ΔH1 + ΔH2
Példa: A parciális reakciók termokémiai egyenletei alapján
1. Sn (s) + Cl2 (g) SnCl2 (s) ΔH1 = - 349,4 kJ.mol -1
2. SnCl2 (s) + Cl2 (g) SnCl4 (l) ΔH2 = - 195,2 kJ.mol -1
határozza meg a reakció hőjét:
Sn (s) + 2 Cl2 (g) → SnCl4 (l) ΔH = ?
ΔH = ΔH1 + ΔH2 = - 349,4 kJ.mol -1 + (-195,2 kJ.mol -1)
ΔH = - 544,6 kJ.mol -1
Termikus jelenségek a szilárd anyagok vízben való oldódásában - Na2CO3. 10 H2O, NaOH
Amikor a szilárd anyag feloldódik, hő szabadulhat fel (a hőmérséklet emelkedett).
A vízmolekulák kötődnek az oldott részecskékhez - hő szabadul fel. Az entalpia változása negatív.
Amikor a szilárd anyagok vízben oldódnak, hő elnyelődhet (a hőmérséklet csökken). Oldódáskor először meg kell bontani a kristályszerkezetet - hőt fogyasztanak. Az entalpia változása pozitív.
(Amikor szilárd anyagokat oldunk vízben, egy bizonyos mennyiségű hő elfogyasztja a kristályszerkezet megzavarását (az entalpia változás pozitív.) Az oldott anyag részecskéinek hidratálásakor hő szabadul fel (az entalpia változás negatív). részleges események entalpiájában).
A hő felszabadulása vagy elfogyasztása a kristályszerkezet megzavarásához felhasznált hőmennyiségtől és az ionhidratálás során felszabaduló hőmennyiségtől függ.
Ha a kristályszerkezet felbomlásakor több hőt fogyasztunk, mint az ionok hidratálásakor, akkor az oldódás endoterm esemény. Ha kevesebb hőt fogyasztunk, ez exoterm esemény.)
Típusok reakcióhő
A reakció hőmérsékletét a kémiai folyamat típusa szerint lehet megkülönböztetni.
Azoknak a reakcióknak a hőjét nevezzük, amelyekben 1 mol vegyület képződik a fúzió hője.
(A vegyület szokásos fúziós hője olyan kémiai reakció reakcióhője, amelyben 1 mol standard állapotú vegyület képződik a standard állapotú elemekből)
A reakció reakcióhőjét, amelyben 1 mol kiindulási anyagot elégetnek stabil oxidációs termékek képződésére égési hő .
(A vegyület szokásos égési hője egy kémiai reakció reakcióhője, amelynek során 1 mol standard állapotú vegyületet stabil oxidációs termékké oxidálnak)
Szimbolikusan azt jelöljük, hogy ezek a reakciók felmelegednek ∆H 0 zl és ∆H 0 sp.
A reakcióhő kiszámítása a táblázat értékei alapján et
A kémiai reakció reakcióhőjét kiszámítjuk a.) A termékek fúziós hőjének és a reagensek fúziós hőjének összege közötti különbségként:
∆ H 0 =∑ prod │ν│ (∆H 0) zluč - ∑ reagál │ν│ (∆H 0) zluč
ν - sztöchiometrikus együttható
Kémiai reakció reakcióhőjét kiszámítjuk b.) A reagensek és a reagensek égési hőjének, valamint az égési hő és a termékek összege közötti különbségként:
∆ H 0 =∑ reagál │ν│ (∆H 0) spal - ∑ prod │ν│ (∆H 0) spal
Az egység kJ. mol -1
Számítsa ki a kémiai reakció reakcióhőjét:
∆ H 0 =∑ reagál │ν│ (∆H 0) spal - ∑ prod │ν│ (∆H 0) spal
∆ H 0 = -251,63 + 2. (- 726,1) - (-1678,81) kJ.mol -1
∆ H 0 = -24,92 kJ.mol -1
Az említett kémiai reakció reakcióhője egyenlő -24,92 kJ.mol -1 értékkel
Számítsa ki a reakció hőjét:
amikor ismertek a fúziós fűtőberendezések
H ° zluč, CO (g) = -124,74 kJ.mol -1
H ° = (- 124,74 kJ.mol -1 + (- 242,76 kJ.mol -1)) - (- 410,34 kJ.mol -1)
Számítsa ki az ammónium-klorid kombinációjának hőjét az alábbi egyenlet segítségével: