Θερμοχημεία Τι Μελέτες, Νόμοι και Εφαρμογές

Το θερμοχημεία είναι υπεύθυνη για τη μελέτη των θερμαντικών τροποποιήσεων που πραγματοποιούνται στις αντιδράσεις μεταξύ δύο ή περισσοτέρων ειδών. Θεωρείται σημαντικό μέρος της θερμοδυναμικής, που μελετά τη μεταμόρφωση της θερμότητας και άλλων μορφών ενέργειας για να κατανοήσει την κατεύθυνση στην οποία αναπτύσσονται οι διεργασίες και τον τρόπο που ποικίλλει η ενέργειά τους.

Επίσης, είναι σημαντικό να καταλάβουμε ότι η θερμότητα περιλαμβάνει τη μεταφορά θερμικής ενέργειας που συμβαίνει μεταξύ δύο σωμάτων, όταν βρίσκονται σε διαφορετικές θερμοκρασίες. ενώ η θερμική ενέργεια είναι αυτή που συνδέεται με την τυχαία κίνηση που διαθέτουν τα άτομα και τα μόρια.

Ως εκ τούτου, όπως σε όλες σχεδόν τις χημικές αντιδράσεις που απορροφάται ή απελευθερώνεται ενέργεια θερμότητας μέσω, είναι πολύ ενδιαφέρον την ανάλυση των φαινομένων που συμβαίνουν μέσα θερμοχημική.

Ευρετήριο

• 1 Τι μελέτες θερμοχημείας?
• 2 Νόμοι
  • 2.1 Νόμος του Hess
  • 2.2 Πρώτος νόμος θερμοδυναμικής
• 3 Εφαρμογές
• 4 Αναφορές

Τι θερμοχημικές μελέτες?

Όπως σημειώθηκε προηγουμένως, η θερμοχημεία μελετά τις αλλαγές ενέργειας με τη μορφή θερμότητας που συμβαίνει στις χημικές αντιδράσεις ή όταν συμβαίνουν διαδικασίες που περιλαμβάνουν φυσικούς μετασχηματισμούς.

Με αυτή την έννοια, είναι απαραίτητο να διευκρινιστούν ορισμένες έννοιες μέσα στο θέμα για καλύτερη κατανόηση του θέματος.

Για παράδειγμα, ο όρος "σύστημα" αναφέρεται στο συγκεκριμένο τμήμα του σύμπαντος που μελετάται, που σημαίνει "σύμπαν" την εξέταση του συστήματος και του περιβάλλοντός του (όλα έξω από αυτό).

Έτσι, ένα σύστημα συνήθως αποτελείται από τα είδη που εμπλέκονται στους χημικούς ή φυσικούς μετασχηματισμούς που συμβαίνουν στις αντιδράσεις. Αυτά τα συστήματα μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις τύπους: ανοιχτά, κλειστά και απομονωμένα.

- Ένα ανοιχτό σύστημα είναι αυτό που επιτρέπει τη μεταφορά της ύλης και της ενέργειας (θερμότητας) με το περιβάλλον.

- Σε ένα κλειστό σύστημα υπάρχει η ανταλλαγή ενέργειας αλλά όχι η ύλη.

- Σε ένα απομονωμένο σύστημα δεν υπάρχει μεταφορά ουσίας ή ενέργειας με τη μορφή θερμότητας. Αυτά τα συστήματα είναι επίσης γνωστά ως "αδιαβατικά".

Νόμοι

Θερμοχημική νόμους συνδέονται στενά με το δίκαιο του Laplace και Lavoisier και το δίκαιο Hess, που είναι οι πρόδρομοι του πρώτου νόμου της θερμοδυναμικής.

Η αρχή που εκφράζεται από το γαλλικό Antoine Lavoisier (μείζονα χημική και ευγενή) και Pierre-Simon Laplace (διάσημος μαθηματικός, φυσικός και αστρονόμος) ανέφερε ότι «η μεταβολή της ενέργειας εκδηλώνεται σε οποιαδήποτε φυσική ή χημική μετατροπή έχει ίσες μέγεθος και την κατεύθυνση αντίθετα με τη μεταβολή της ενέργειας της αντίστροφης αντίδρασης ".

Νόμος του Χεσ

Με την ίδια σειρά ιδεών, ο νόμος που διατύπωσε ο ρωσικός χημικός της Ελβετίας Germain Hess αποτελεί τον ακρογωνιαίο λίθο για την εξήγηση της θερμοχημείας.

Η αρχή αυτή βασίζεται στην ερμηνεία του νόμου για τη διατήρηση της ενέργειας, η οποία αναφέρεται στο γεγονός ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί, μετασχηματισμένη.

νόμος Hess μπορεί να θεσπιστεί με αυτόν τον τρόπο: «συνολική ενθαλπία σε μία χημική αντίδραση είναι η ίδια είτε η αντίδραση διεξάγεται σε ένα βήμα, σαν να συμβαίνει σε μια ακολουθία από αρκετά βήματα».

Η συνολική ενθαλπία δίνεται ως η αφαίρεση μεταξύ του αθροίσματος της ενθαλπίας των προϊόντων μείον το άθροισμα της ενθαλπίας των αντιδραστηρίων.

Στην περίπτωση της αλλαγής στην τυπική ενθαλπία ενός συστήματος (υπό κανονικές συνθήκες 25 ° C και 1 atm), μπορεί να σχηματοποιηθεί σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση:

ΔH_{αντίδραση} = ΣΔΗ_{(προϊόντα)} - ΣΔΗ_{(αντιδραστήρια)}

Ένας άλλος τρόπος για να εξηγήσει αυτή την αρχή, γνωρίζοντας ότι η ενθαλπία αλλαγής αναφέρεται σε ανταλλαγή θερμότητας στις αντιδράσεις, όταν αυτά συμβαίνουν σε μια σταθερή πίεση, είναι λέγοντας ότι η μεταβολή της καθαρής ενθαλπίας ενός συστήματος που δεν εξαρτάται από την πορεία ακολουθείται μεταξύ της αρχικής κατάστασης και του τέλους.

Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής

Αυτός ο νόμος είναι τόσο εγγενώς συνδεδεμένος με τη θερμοχημεία που μερικές φορές είναι συγκεχυμένη ποια ήταν αυτή που ενέπνευσε το άλλο? Έτσι, για να ρίξουμε φως στο νόμο αυτό, πρέπει να αρχίσουμε λέγοντας ότι έχει επίσης τις ρίζες της στην αρχή της διατήρησης της ενέργειας.

Έτσι, η θερμοδυναμική όχι μόνο λαμβάνει υπόψη τη θερμότητα ως μορφή μεταφοράς ενέργειας (όπως η θερμοχημεία), αλλά περιλαμβάνει και άλλες μορφές ενέργειας, όπως η εσωτερική ενέργεια (U).

Έτσι, η διακύμανση στην εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος (ΔU) δίνεται από τη διαφορά μεταξύ των αρχικών και τελικών καταστάσεων (όπως φαίνεται στον νόμο του Hess).

Λαμβάνοντας υπόψη ότι η εσωτερική ενέργεια αποτελείται από κινητική ενέργεια (κίνηση των σωματιδίων) και της δυναμικής ενέργειας (αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων) Το ίδιο σύστημα μπορεί να συναχθεί ότι και άλλοι παράγοντες συμβάλλουν στην μελέτη των ιδιοτήτων του καθενός συστήματος.

Εφαρμογές

Η θερμοχημεία έχει πολλαπλές εφαρμογές, μερικές από τις οποίες θα αναφέρονται παρακάτω:

- Προσδιορισμός ενεργειακών μεταβολών σε ορισμένες αντιδράσεις μέσω της χρήσης θερμιδομετρίας (μέτρηση μεταβολών θερμότητας σε ορισμένα απομονωμένα συστήματα).

- Αφαίρεση μεταβολών ενθαλπίας σε ένα σύστημα, ακόμη και όταν αυτές δεν είναι γνωστές με άμεση μέτρηση.

- Ανάλυση των μεταφορών θερμότητας που παράγονται πειραματικά όταν σχηματίζονται οργανομεταλλικές ενώσεις με μεταβατικά μέταλλα.

- Μελέτη ενεργειακών μετασχηματισμών (υπό μορφή θερμότητας) που δίδονται σε ενώσεις συντονισμού πολυαμινών με μέταλλα.

- Προσδιορισμός των ενθαλπιών του δεσμού μετάλλου-οξυγόνου των β-δικετονών και β-δικετονικών που δεσμεύονται στα μέταλλα.

Όπως στις παραπάνω εφαρμογές, η θερμοχημική μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιορισθεί μία πολλές παράμετροι που σχετίζονται με άλλους τύπους λειτουργιών ενέργειας ή κατάσταση, τα οποία ορίζουν την κατάσταση ενός συστήματος σε μια δεδομένη στιγμή.

Η θερμοχημεία χρησιμοποιείται επίσης στη μελέτη πολυάριθμων ιδιοτήτων των ενώσεων, όπως στην θερμιδομετρία τιτλοδότησης.

Αναφορές

1. Wikipedia. (s.f.). Θερμοχημεία Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chemistry, Ninth edition. Μεξικό: McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (s.f.). Θερμοχημεία - Μια ανασκόπηση. Ανακτήθηκε από chem.libretexts.org
4. Tyagi, Ρ. (2006). Θερμοχημεία Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve
5. Ribeiro, Μ. Α. (2012). Θερμοχημεία και εφαρμογές της στα χημικά και βιοχημικά συστήματα. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve
6. Singh, Ν. Β., Das, S.S., and Singh, Α. Κ. (2009). Φυσική Χημεία, Τόμος 2. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve