Căldură de învățământ este ceea ce?

Să vorbim despre ce înseamnă căldurăeducație și, de asemenea, să definească acele condiții care sunt numite standard. Pentru a înțelege această problemă, vom clarifica diferențele dintre substanțele simple și cele complexe. Pentru a consolida conceptul de "căldură de formare", vom lua în considerare ecuațiile chimice specifice.

Entalpia standard a formării de substanțe

În reacția dintre carbon și gazoasăhidrogenul generează 76 kJ de energie. În acest caz, această cifră este efectul termic al unei reacții chimice. Dar aceasta este și căldura de formare a moleculei de metan din substanțe simple. „De ce?“ - întrebi. Acest lucru se explică prin faptul că componentele inițiale au fost carbon și hidrogen. 76 kJ / mol va fi energia pe care chimiștii o numește "căldură de formare".

Tabele de date

În termochimie există numeroase tabele în care se indică încălzirea formării diferitelor substanțe chimice din substanțe simple. De exemplu, căldura formării unei substanțe cu formula CO₂, în stare gazoasă are un indice de 393,5 kJ / mol.

Semnificație practică

De ce avem nevoie de aceste valori? Căldura de formare este o cantitate care este utilizată la calcularea efectului termic al oricărui proces chimic. Pentru a efectua astfel de calcule, va fi necesară aplicarea legii termochemiei.

termochimie

Este legea fundamentală care explicăprocesele energetice observate în timpul procesului de reacție chimică. În timpul interacțiunii, se observă transformări calitative în sistemul de reacție. Unele substanțe dispar, apar componente noi. Un astfel de proces este însoțit de o schimbare a sistemului energetic intern, manifestată sub formă de muncă sau căldură. Lucrarea asociată cu extinderea, pentru transformările chimice, are o valoare minimă. Căldura eliberată atunci când o componentă este transformată într-o altă substanță poate fi o cantitate mare.

Dacă luăm în considerare diverse transformări,Absorbția sau eliberarea unei anumite cantități de căldură este observată pentru aproape toate. Pentru a explica fenomenele care au loc, a fost creată o secțiune specială - termochimie.

Legea lui Hessian

Datorită primei legi a termodinamicii,Este posibil să se calculeze efectul termic în funcție de condițiile de reacție chimică. Calculele se bazează pe legea fundamentală a termochimiei, și anume legea lui Hess. Să ne dăm formularea: efectul termic al transformării chimice este legat de natură, de starea inițială și finală a materiei, nu este legat de modul de interacțiune.

Ce rezultă din această formulare? În cazul obținerii unui anumit produs, nu este necesară utilizarea unei singure variante de interacțiune, este posibilă efectuarea reacției în diferite moduri. În orice caz, indiferent de modul în care obțineți substanța dorită, efectul termic al procesului va fi neschimbat. Pentru ao determina, trebuie să rezumăm efectele termice ale tuturor transformărilor intermediare. Datorită legii lui Hess, a fost posibilă efectuarea unor calcule numerice ale efectelor termice, care nu pot fi efectuate într-un calorimetru. De exemplu, căldura de formare a unei substanțe de monoxid de carbon este calculată cantitativ în conformitate cu legea lui Hess, dar prin experimente obișnuite nu veți fi în măsură să o determinați. De aceea, tabelele termochemice speciale sunt foarte importante, în care valorile numerice pentru diferite substanțe, determinate în condiții standard

Puncte importante în calcule

Având în vedere că caldura de educație esteefectul termic al reacției, starea agregată a substanței în cauză este de o importanță deosebită. De exemplu, atunci când se efectuează măsurători, grafitul este considerat a fi starea standard de carbon, și nu diamant. De asemenea, luați în considerare presiunea și temperatura, adică condițiile în care componentele de reacție au existat inițial. Aceste cantități fizice pot exercita o influență semnificativă asupra interacțiunii, pot mări sau micșora cantitatea de energie. Pentru a efectua calcule de bază, este obișnuit să se utilizeze indicatori de presiune și temperatură specifici în termochimie.

Condiții standard

Deoarece caldura de formare a unei substanțe estedeterminarea magnitudinii efectului energetic în condiții standard, le vom identifica separat. Temperatura pentru calcule este aleasă 298 K (25 grade Celsius), presiunea este de 1 atmosferă. În plus, un aspect important care trebuie acordat atenției este faptul că căldura de formare pentru orice substanță simplă este zero. Acest lucru este logic, deoarece substanțele simple nu se formează singure, adică nu există cheltuieli de energie pentru apariția lor.

Elemente de termochimie

Această secțiune a chimiei moderne are o specialitatevaloare, dar este aici efectuat calcule importante sunt rezultate utilizate în producerea de energie termică. În termochimie, există mai mulți termeni și concepte care sunt importante pentru a opera pentru a obține rezultatele dorite. Entalpia (? H), indică faptul că o reacție chimică a avut loc într-un sistem închis, nu a existat nici un efect asupra răspunsului de la ceilalți reactanți, presiunea a fost constantă. Această rafinare ne permite să vorbim despre exactitatea calculelor.

În funcție de ce fel de reacțieconsiderați, magnitudinea și semnul efectului de căldură rezultat pot varia semnificativ. Astfel, pentru toate transformările care implică descompunerea unei substanțe complexe în câteva componente mai simple, se presupune absorbția căldurii. Reacțiile de combinare a materiilor prime multiple într-un singur produs mai complex sunt însoțite de eliberarea unei cantități semnificative de energie.

concluzie

La rezolvarea oricărei probleme termochemiceaplicați același algoritm de acțiuni. În primul rând, conform tabelului, valoarea căldurii de formare este determinată pentru fiecare componentă inițială, precum și pentru produsele de reacție, fără a uita starea agregată. Apoi, înarmați cu legea hessiană, constituie ecuația pentru determinarea cantității dorite.

O atenție deosebită ar trebui acordată contabilitățiiCoeficienții stereochimici disponibili înainte de substanțele inițiale sau finale într-o anumită ecuație. Dacă în reacție există substanțe simple, atunci căldura lor de formare standard este zero, adică, astfel de componente nu influențează rezultatul obținut în calcule. Vom încerca să folosim informațiile obținute cu privire la o reacție specifică. Dacă luăm ca exemplu procesul de formare a oxidului de fier (Fe³⁺) din metalul pur prin interacțiunea cu grafitul, atunci în manual se pot găsi valorile căldurii standard de formare. Pentru oxidul de fier (Fe³⁺) va fi -822,1 kJ / mol, pentru grafit(materie simplă) este zero. Ca urmare a reacției, se formează monoxid de carbon (CO), pentru care această valoare este de 110,5 kJ / mol, iar pentru fierul eliberat căldura formării corespunde la zero. Înregistrarea căldurii standard a formării unei interacțiuni chimice date este caracterizată după cum urmează:

? H_despre298 = 3 x (-110,5) - (-822,1) = -331,5 + 822,1 = 490,6 kJ.

Analizând numărul numeric al lui Hessrezultat, se poate trage o concluzie logică că acest proces este o transformare endotermică, adică implică consumul de energie asupra reacției de reducere a fierului de la oxidul său trivalent.