Oluşum ısısının ne olduğundan bahsedelim hem de standart denilen o şartları tanımlayalım. Bu konuyu anlamak için basit ve karmaşık maddeler arasındaki farkları öğreneceğiz. "Oluşturma ısısı" kavramını pekiştirmek için belirli kimyasal denklemleri göz önünde bulundurun.
Standart madde oluşum entalpisi
Karbonun gaz halindeki hidrojen ile etkileşiminin reaksiyonunda 76 kJ enerji açığa çıkar. Bu durumda, bu rakam bir kimyasal reaksiyonun termal etkisidir. Ancak bu aynı zamanda basit maddelerden bir metan molekülünün oluşum ısısıdır. "Niye ya?" - sen sor. Bunun nedeni, ilk bileşenlerin karbon ve hidrojen olmasıdır. 76 kJ/mol, kimyagerlerin "oluşma ısısı" dediği enerji olacaktır.
Veri tabloları
Termokimyada, basit maddelerden çeşitli kimyasalların oluşum ısılarını gösteren çok sayıda tablo vardır. Örneğin formülü CO2 olan bir maddenin gaz halinde oluşum ısısı393,5 kJ/mol'lük bir indekse sahiptir.
Pratik değer
Neden bu değerlere ihtiyacımız var? Oluşum ısısı, herhangi bir kimyasal işlemin ısı etkisi hesaplanırken kullanılan bir değerdir. Bu tür hesaplamaları yapabilmek için termokimya kanununun uygulanması gerekecektir.
Termokimya
Kimyasal bir reaksiyon sürecinde gözlemlenen enerji süreçlerini açıklayan temel yasadır. Etkileşim sırasında, reaksiyona giren sistemde niteliksel dönüşümler gözlenir. Bazı maddeler kaybolur, bunun yerine yeni bileşenler ortaya çıkar. Böyle bir sürece, kendini iş veya ısı şeklinde gösteren iç enerji sisteminde bir değişiklik eşlik eder. Genleşme ile ilgili çalışma, kimyasal dönüşümler için minimum bir göstergeye sahiptir. Bir bileşenin başka bir maddeye dönüşmesinde açığa çıkan ısı büyük olabilir.
Çeşitli dönüşümleri düşünürsek, hemen hemen hepsinde belirli bir miktarda ısının emilmesi veya salınması vardır. Meydana gelen olayları açıklamak için özel bir bölüm oluşturuldu - termokimya.
Hess Yasası
Termodinamiğin birinci yasası sayesinde, bir kimyasal reaksiyonun koşullarına bağlı olarak termal etkiyi hesaplamak mümkün hale geldi. Hesaplamalar, termokimyanın temel yasasına, yani Hess yasasına dayanmaktadır. Formülünü veriyoruz: kimyasal dönüşümün termal etkisimaddenin doğası, ilk ve son hali ile ilişkili, etkileşimin yürütülme şekli ile ilişkili değildir.
Bu ifadeden ne çıkar? Belirli bir ürünün elde edilmesi durumunda sadece bir etkileşim seçeneğinin kullanılmasına gerek yoktur, reaksiyonun çeşitli şekillerde gerçekleştirilmesi mümkündür. Her durumda, istenen maddeyi nasıl elde ederseniz edin, işlemin termal etkisi aynı değerde olacaktır. Bunu belirlemek için, tüm ara dönüşümlerin termal etkilerini özetlemek gerekir. Hess yasası sayesinde, kalorimetrede yapılması imkansız olan termal etkilerin sayısal göstergelerinin hesaplanması mümkün hale geldi. Örneğin, nicel olarak karbon monoksit maddesinin oluşum ısısı Hess yasasına göre hesaplanır, ancak bunu sıradan deneylerle belirleyemezsiniz. Bu nedenle, standart koşullar altında belirlenen çeşitli maddeler için sayısal değerlerin girildiği özel termokimyasal tablolar çok önemlidir
Hesaplamalarda önemli noktalar
Oluşturma ısısının reaksiyonun termal etkisi olduğu düşünüldüğünde, söz konusu maddenin agregasyon durumu özellikle önemlidir. Örneğin, ölçüm yaparken, standart karbon durumu olarak elmas yerine grafiti düşünmek gelenekseldir. Basınç ve sıcaklık da, yani reaksiyona giren bileşenlerin başlangıçta bulunduğu koşullar dikkate alınır. Bu fiziksel nicelikler etkileşim üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir, enerji değerini artırabilir veya az altabilir. Temel hesaplamalar için,termokimya, belirli basınç ve sıcaklık göstergelerini kullanmak gelenekseldir.
Standart Koşullar
Bir maddenin oluşum ısısı, standart koşullar altında enerji etkisinin büyüklüğünün belirlenmesi olduğundan, bunları ayrı ayrı seçeceğiz. Hesaplamalar için sıcaklık 298 K (25 santigrat derece), basınç - 1 atmosfer olarak seçilmiştir. Ayrıca dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta da herhangi bir basit maddenin oluşum ısısının sıfır olmasıdır. Bu mantıklıdır, çünkü basit maddeler kendi kendilerini oluşturmazlar, yani oluşumları için herhangi bir enerji harcaması yoktur.
Termokimyanın Elemanları
Modern kimyanın bu bölümü özellikle önemlidir, çünkü burada önemli hesaplamalar yapılır, termik güç mühendisliğinde kullanılan belirli sonuçlar elde edilir. Termokimyada istenen sonuçları elde etmek için çalıştırılması önemli olan birçok kavram ve terim vardır. Entalpi (ΔH), kimyasal etkileşimin kapalı bir sistemde gerçekleştiğini, diğer reaktiflerin reaksiyon üzerinde hiçbir etkisi olmadığını, basıncın sabit olduğunu gösterir. Bu açıklama, yapılan hesaplamaların doğruluğu hakkında konuşmamızı sağlar.
Ne tür bir reaksiyonun dikkate alındığına bağlı olarak, ortaya çıkan termal etkinin büyüklüğü ve işareti önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Bu nedenle, bir karmaşık maddenin birkaç daha basit bileşene ayrışmasını içeren tüm dönüşümler için, ısı absorpsiyonu varsayılır. Birçok başlangıç maddesini tek, daha karmaşık bir üründe birleştirme reaksiyonlarına aşağıdakiler eşlik eder:önemli miktarda enerji açığa çıkarır.
Sonuç
Herhangi bir termokimyasal problemi çözerken, aynı eylem algoritması kullanılır. İlk olarak, tabloya göre, her bir ilk bileşen için ve ayrıca reaksiyon ürünleri için, kümelenme durumunu unutmadan oluşum ısısının değeri belirlenir. Ayrıca, Hess yasasıyla donanmış olarak, istenen değeri belirlemek için bir denklem oluştururlar.
Belirli bir denklemde ilk veya son maddelerin önünde bulunan stereokimyasal katsayıların dikkate alınmasına özel dikkat gösterilmelidir. Reaksiyonda basit maddeler varsa, standart oluşum ısıları sıfıra eşittir, yani bu tür bileşenler hesaplamalarda elde edilen sonucu etkilemez. Alınan bilgileri belirli bir reaksiyonda kullanmaya çalışalım. Örnek olarak demir oksitten (Fe3+) grafit ile etkileşime girerek saf metal oluşum sürecini alırsak, referans kitabında değerleri bulabilirsiniz. standart oluşum ısısı. Demir oksit (Fe3+) için –822.1 kJ/mol olacaktır, grafit (basit bir madde) için sıfıra eşittir. Reaksiyon sonucunda, bu göstergenin 110,5 kJ / mol değerine sahip olduğu karbon monoksit (CO) oluşur ve salınan demir için oluşum ısısı sıfıra karşılık gelir. Belirli bir kimyasal etkileşimin standart oluşum ısısının kaydı şu şekilde karakterize edilir:
ΔHo298=3× (–110.5) – (–822.1)=–331.5 + 822.1=490.6 kJ.
Analiz ediliyorHess yasasına göre elde edilen sayısal sonuç, bu sürecin endotermik bir dönüşüm olduğu, yani demirin üç değerlikli oksitinden indirgenmesi reaksiyonu için enerji harcanmasını içerdiğine dair mantıklı bir sonuca varabiliriz.
