Termokimyoviy tenglama - Thermochemical equation

A Termokimyoviy tenglama muvozanatli stokiometrik hisoblanadi kimyoviy tenglama bu o'z ichiga oladi entalpiya o'zgartirish, ΔH. O'zgaruvchan shaklda termokimyoviy tenglama quyidagicha ko'rinadi:

A + B → C
DH = (±) #

Bu erda {A, B, C} - koeffitsientli kimyoviy tenglamaning odatiy agentlari va "(±) #" musbat yoki manfiy sonli qiymat, odatda kJ birliklari bilan.

Termokimyoviy tenglamalar aspektlarini tushunish

Entalpiya (H) - bu transfer energiya reaktsiyada (kimyoviy reaktsiyalar uchun u issiqlik shaklida bo'ladi) va DH - bu entalpiyaning o'zgarishi. DH - bu davlat funktsiyasi. Holat funktsiyasi bo'lish $ Delta H $ boshlang'ich va oxirgi holatlar orasidagi jarayonlardan mustaqil ekanligini anglatadi. Boshqacha qilib aytganda, boshlang'ich reaktivlardan yakuniy mahsulotlarga o'tish uchun qanday choralar ko'rishimiz muhim emas - DH har doim bir xil bo'ladi. ΔHrxn yoki reaksiya entalpiyasining o'zgarishi, ocheH ning termokimyoviy tenglamadagi qiymatiga teng, lekin kJ / mol birliklarida bo'ladi, chunki bu entalpiyaning o'zgarishi mollar tenglamadagi har qanday ma'lum bir moddaning. DH qiymatlari eksperimental ravishda 1atm va 25 ° C (298.15K) standart sharoitlarda aniqlanadi.

Yuqorida muhokama qilinganidek, ΔH ijobiy yoki salbiy belgiga ega bo'lishi mumkin. Ijobiy belgi tizimning issiqlikni ishlatishini anglatadi va endotermik. Salbiy qiymat issiqlik ishlab chiqarilishini anglatadi va tizim shunday bo'ladi ekzotermik.

Endotermik: A + B + Issiqlik → C, DH> 0

Ekzotermik: A + B → C + Issiqlik, DH <0

Entalpiya holat funktsiyasi bo'lgani uchun, ma'lum bir reaktsiya uchun berilgan DH faqat shu reaksiya uchun to'g'ri keladi. Jismoniy holatlar (reaktivlar yoki mahsulotlar) molar kontsentratsiyalari kabi muhimdir.

DH ning bu holati fizik holatga va molyar kontsentratsiyaga bog'liq bo'lib, termokimyoviy tenglamalar stokiometrik jihatdan to'g'ri bo'lishi kerakligini anglatadi. Agar tenglamaning bitta agenti ko'paytirish orqali o'zgartirilsa, u holda barcha agentlar mutanosib ravishda o'zgarishi kerak, shu jumladan DH. (Quyidagi manipulyatsiya qiluvchi termokimyoviy tenglamalarga qarang.)

Termokimyoviy tenglamaning multiplikativ xususiyati asosan Termodinamikaning birinchi qonuni, energiya yaratilishi yoki yo'q qilinishi mumkin emasligini aytadigan, odatda bu energiyani tejash deb nomlanuvchi tushuncha. Bu jismoniy yoki molekulyar miqyosda to'g'ri keladi.

Manipulyatsiya qiluvchi termokimyoviy tenglamalar

Koeffitsientni ko'paytirish

Termokimyoviy tenglamalarni, yuqorida aytib o'tilganidek, har qanday sonli koeffitsientga ko'paytirib o'zgartirish mumkin. Barcha agentlarni ko'paytirish kerak, shu jumladan DH. Yuqoridagi kabi o'zgaruvchilarning termokimyoviy tenglamasidan foydalanib, quyidagi misol keltiriladi.

A + B → C
DH = (±) #

Ko'paytirish kerak deb taxmin qiling A termokimyoviy tenglamadan foydalanish uchun ikkitadan (qo'shimcha ravishda quyida). Keyin reaktsiyadagi barcha vositalarni bir xil koeffitsient bilan ko'paytirish kerak, masalan:

2A + 2B → 2C
2HH = 2 [(±) #]

Termodinamikaning birinchi qonuni ko'rib chiqilganda, bu yana mantiqan to'g'ri keladi. Ikki baravar ko'p mahsulot ishlab chiqariladi, shuning uchun ikki baravar ko'p issiqlik chiqariladi yoki beriladi.

Koeffitsientlarning bo'linishi xuddi shu tarzda ishlaydi.

Gess qonuni: Termokimyoviy tenglamalarni qo'shish

Gess qonuni, umumiy reaktsiyaga kiritilgan barcha termokimyoviy tenglamalarning energiya o'zgarishlarining yig'indisi umumiy energiya o'zgarishiga teng ekanligini ta'kidlaydi. DH holat funktsiyasi bo'lgani uchun va reaktiv moddalar qanday hosil bo'lishiga bog'liq bo'lmaganligi sababli, biz umumiy reaksiyaning DH ni topish uchun bir necha bosqichlarni (bir nechta termokimyoviy tenglamalar shaklida) qo'llashimiz mumkin.

Misol:

Reaksiya (1) C(grafit, lar) + O2 (g) → CO2 (g)

Ushbu reaktsiya ikki bosqichda amalga oshiriladi (reaktsiya ketma-ketligi):

C(grafit, lar) + ½O2 (g) → CO(g)
DH = -110,5 kJ
CO(g) + ½O2 (g) → CO2 (g)
DH = -283,0 kJ

DH ni topishimiz uchun Reaksiya (1) ni olish uchun biz ushbu ikkita reaktsiyani birlashtirmoqchimiz, shuning uchun (1) da bo'lmagan reaksiya ketma-ketligidagi agentlarning bir-birini bekor qilishiga ishonch hosil qilamiz. Ushbu misolda CO(g) (1) da yo'q va bekor qiladi. Biz reaksiya ketma-ketligini qo'shamiz.

C(grafit, lar) + ½O2 (g) + ½O2 (g) → CO2 (g)

yoki

C(grafit, lar) + O2 (g) → CO2 (g), Reaktsiya (1)

DH ni aniqlash uchun reaksiya ketma-ketligidagi ikkita tenglamaning DH ni qo'shamiz:

(-110.5 kJ) + (-283.0 kJ) = (-393.5 kJ) = PH reaktsiya (1) TERMOKEMIKA TENGLASHNING O'RNASI Metan gazi yoqilganda issiqlik chiqadi, reaksiya ekzotermik bo'ladi. ... Jarayonda 890,4 kJ ajralib chiqadi va shuning uchun u reaktsiya mahsuloti sifatida yoziladi. Termokimyoviy tenglama - bu reaktsiyaning entalpiyaning o'zgarishini o'z ichiga olgan kimyoviy tenglama.

Eslash kerak bo'lgan ba'zi narsalar

  • Agar siz narsalarni bekor qilish uchun reaktsiyani qaytarishingiz kerak bo'lsa, ΔH belgisi ham qaytarilishi kerak.
  • Agar agentni bekor qilish uchun uni ko'paytirish kerak bo'lsa, boshqa barcha agentlar va DH ham ushbu songa ko'paytirilishi kerak.
  • Odatda jadvallarda berilgan ΔH qiymatlari 1atm va 25 ° C (298,15 K) dan past bo'ladi, shuning uchun sizning reaktsiyangiz qanday sharoitlarda ekanligiga e'tibor bering.

DH ning qiymatlarini qaerdan topish mumkin

DH qiymatlari eksperimental tarzda aniqlandi va jadval shaklida mavjud. Umumiy kimyo darsliklarining ko'pchiligida qo'shimchalar mavjud, shu jumladan umumiy ΔH qiymatlari. Bir nechta onlayn jadvallar mavjud. Kengroq ma'lumot olish uchun Internetda mavjud bo'lgan faol termokimyoviy jadvallar (ATcT) bilan ta'minlangan dastur mavjud.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

Atkins, Piter va Loretta Jons. 2005. Kimyoviy printsiplar, tushuncha uchun izlanish (3-nashr). W. H. Freeman and Co., Nyu-York, NY.

Tashqi havolalar