W cieplno uchwyty badania modyfikacji ciepła prowadzi się w reakcji pomiędzy dwoma lub więcej gatunków. Uważa się, że jest to podstawowa część termodynamiki, która bada przemiany ciepła i innych rodzajów energii, aby zrozumieć kierunek, w którym rozwijają się procesy i jak zmienia się ich energia.
Podobnie ważne jest, aby zrozumieć, że ciepło wiąże się z przenoszeniem energii cieplnej, która zachodzi między dwoma ciałami, gdy mają one różne temperatury; podczas gdy energia cieplna jest tą, która jest związana z przypadkowym ruchem, jaki posiadają atomy i cząsteczki.
Germain Hess, twórca prawa Hessa, fundamentalnego dla termochemii
Dlatego też, ponieważ w prawie wszystkich reakcjach chemicznych energia jest pochłaniana lub uwalniana za pomocą ciepła, analiza zjawisk zachodzących na drodze termochemii ma ogromne znaczenie.
Co bada termochemia?
Jak wcześniej zauważono, termochemia bada zmiany energii w postaci ciepła, które zachodzą w reakcjach chemicznych lub podczas procesów obejmujących przemiany fizyczne.
W tym sensie konieczne jest wyjaśnienie pewnych pojęć w ramach przedmiotu, aby lepiej go zrozumieć.
Na przykład termin „system” odnosi się do określonego segmentu badanego wszechświata, przy czym „wszechświat” rozumiany jest jako uwzględnienie systemu i jego otoczenia (wszystkiego, co jest poza nim).
Tak więc system ogólnie składa się z gatunków zaangażowanych w przemiany chemiczne lub fizyczne, które zachodzą w reakcjach. Systemy te można podzielić na trzy typy: otwarte, zamknięte i izolowane.
- System otwarty to taki, który umożliwia przenoszenie materii i energii (ciepła) z otoczeniem.
- W systemie zamkniętym następuje wymiana energii, ale nie materii.
- W systemie izolowanym nie ma transferu materii ani energii w postaci ciepła. Systemy te są również znane jako „adiabatyczne”.
Prawa
Prawa termochemii są ściśle powiązane z prawem Laplace'a i Lavoisiera, a także z prawem Hessa, które są prekursorami pierwszej zasady termodynamiki.
Zasada wysunięta przez francuskiego Antoine'a Lavoisiera (ważny chemik i szlachcic) i Pierre-Simona Laplace'a (słynnego matematyka, fizyka i astronoma) oceniają, że „zmiana energii, która przejawia się w dowolnej transformacji fizycznej lub chemicznej, ma taką samą wielkość i znaczenie przeciwnie do zmiany energii reakcji odwrotnej ”.
Prawo Hessa
W tym samym duchu, prawo sformułowane przez rosyjskiego chemika pochodzącego ze Szwajcarii, Germaina Hessa, jest kamieniem węgielnym dla wyjaśnienia termochemii.
Zasada ta opiera się na jego interpretacji prawa zachowania energii, które odnosi się do faktu, że energii nie można wytworzyć ani zniszczyć, a jedynie przekształcić.
Prawo Hessa można uchwalić w ten sposób: „całkowita entalpia w reakcji chemicznej jest taka sama, niezależnie od tego, czy reakcja jest przeprowadzana jednoetapowo, czy w sekwencji kilku etapów”.
Całkowitą entalpię podaje się jako odjęcie między sumą entalpii produktów minus suma entalpii reagentów.
W przypadku zmiany standardowej entalpii układu (w warunkach normalnych 25 ° C i 1 atm) można to przedstawić schematycznie zgodnie z następującą reakcją:
Reakcja ΔH = ΣΔH (produkty) - ΣΔH (reagenty)
Innym sposobem wyjaśnienia tej zasady, wiedząc, że zmiana entalpii odnosi się do zmiany ciepła w reakcjach zachodzących przy stałym ciśnieniu, jest stwierdzenie, że zmiana entalpii netto układu nie zależy od przebytej ścieżki. między stanem początkowym a końcowym.
Pierwsza zasada termodynamiki
To prawo jest tak nierozerwalnie związane z termochemią, że czasami nie jest jasne, która z nich zainspirowała drugą; Aby więc rzucić światło na to prawo, należy zacząć od stwierdzenia, że jest ono również zakorzenione w zasadzie zachowania energii.
Zatem termodynamika nie tylko bierze pod uwagę ciepło jako formę transferu energii (podobnie jak termochemia), ale obejmuje również inne formy energii, takie jak energia wewnętrzna (U).
Zatem zmienność energii wewnętrznej układu (ΔU) jest określona przez różnicę między jego stanem początkowym i końcowym (jak widać w prawie Hessa).
Biorąc pod uwagę, że energia wewnętrzna składa się z energii kinetycznej (ruchu cząstek) i energii potencjalnej (interakcji między cząstkami) tego samego układu, można wywnioskować, że istnieją inne czynniki, które przyczyniają się do badania stanu i właściwości każdego z nich. system.
Aplikacje
Termochemia ma wiele zastosowań, niektóre z nich zostaną wymienione poniżej:
- Wyznaczanie zmian energii w określonych reakcjach za pomocą kalorymetrii (pomiar zmian ciepła w niektórych izolowanych układach).
- Odliczenie zmian entalpii w systemie, nawet jeśli nie można ich określić za pomocą bezpośredniego pomiaru.
- Analiza przenoszenia ciepła wytwarzanego doświadczalnie podczas tworzenia związków metaloorganicznych z metalami przejściowymi.
- Badanie przemian energetycznych (w postaci ciepła) podawanych w związkach koordynacyjnych poliamin z metalami.
- Wyznaczanie entalpii wiązania metal-tlen β-diketonów i β-diketonianów związanych z metalami.
Podobnie jak w poprzednich aplikacjach, termochemia może być wykorzystana do określenia dużej liczby parametrów związanych z innymi rodzajami energii lub funkcji stanu, czyli tymi, które określają stan układu w danym momencie.
Termochemia jest również wykorzystywana do badania wielu właściwości związków, np. W kalorymetrii miareczkowej.
Bibliografia
- Wikipedia. (sf). Termochemia. Odzyskany z en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chemia, wydanie dziewiąte. Meksyk: McGraw-Hill.
- LibreTexts. (sf). Termochemia - przegląd. Pobrane z chem.libretexts.org
- Tyagi, P. (2006). Termochemia. Odzyskany z books.google.co.ve
- Ribeiro, MA (2012). Termochemia i jej zastosowania w układach chemicznych i biochemicznych. Uzyskane z books.google.co.ve
- Singh, NB, Das, SS i Singh, AK (2009). Physical Chemistry, tom 2. Źródło: books.google.co.ve