Pregătite de: Mgr. Zuzana Szocsová

despre

Termochimie este o ramură a chimiei care se ocupă de fenomenele termice care au loc în reacțiile chimice (se ocupă de schimbările de energie). În timpul reacțiilor chimice, apare o anumită schimbare de energie, adică căldura este eliberată sau consumată. Consumul sau eliberarea de căldură depinde de tipul de reactanți care intră în reacția chimică și de tipul de produse care se formează în timpul reacției chimice.

În funcție de căldura este eliberată sau consumată într-o reacție chimică (adică în funcție de echilibrul termic), împărțim reacțiile chimice în:

Exoterm - în timpul reacțiilor exoterme se eliberează căldură.

Endoterm - în timpul reacțiilor endotermice se consumă căldură.

Reacții exoterme

Energia produselor este mai mică decât energia reactanților (prin valoarea energiei eliberate)

Produsele sunt mai stabile decât reactanții din care sunt formați

Unele au loc spontan la temperatură și presiune normale (neutralizante, precipitate etc.)

Unele au loc în timpul furnizării inițiale de energie, dar apoi continuă și energia este eliberată (arderea hârtiei, cărbunelui etc.)

Reacții endotermice

Energia produselor este mai mare decât energia reactanților de intrare

Produsele sunt mai puțin stabile decât reactanții

Majoritatea au loc doar cu încălzire constantă

Căldura reacției Q

Căldura de reacție este o cantitate care ne dă căldura care este eliberată sau consumată în timpul unei reacții chimice. Se determină ca diferență între entalpia produselor și entalpia reactanților reacției chimice.

Entalpiu indicăm cu majuscule H, unitatea sa este kJ. mol -1 .

Astfel, următoarele se aplică căldurii de reacție:

Q = Δ H

Δ H = H produse - H reactanți

În reacțiile exoterme, entalpia produselor este mai mică decât entalpia reactanților și, prin urmare, căldura reacției are o valoare negativă.

H R - entalpia produselor

H P - entalpia reactanților

ΔH = H P - H R


În reacțiile endoterme, entalpia produselor este mai mare decât entalpia reactanților și, prin urmare, căldura reacției are o valoare pozitivă.

H R - entalpia produselor

H P - entalpia reactanților

ΔH = H P - H R

Valoarea căldurii reacției depinde de cantitatea de reactanți care intră în reacția chimică. Astfel, cu cât este mai mare cantitatea de reactanți, cu atât este mai mare căldura de reacție a unei reacții chimice date.

Astfel, căldura de reacție a unei anumite reacții chimice este cantitatea de căldură consumată sau eliberată dacă cantitatea de reactanți reacționează așa cum este indicat de coeficienții stoichiometrici în ecuația chimică a reacției chimice.

2H 2 O (g) → 2 H 2 (g) + O 2 (g) 457 ° C se consumă căldură

H 2 O (g) → H 2 (g) + 1/2O 2 (g) 457/2 ° C se consumă căldură

Se numește căldura de reacție a unei reacții chimice care are loc în condiții standard ΔH 0 . (condiții standard: temperatura 298,15 K, presiune 101,3 kPa)

Ecuații termochimice

Ecuațiile termochimice sunt ecuații care conțin informații despre căldura consumată sau eliberată. Aceste ecuații trebuie să indice, de asemenea, stările tuturor reactanților.

Ecuații exoterme (căldura este eliberată în împrejurimi) ΔH

Ca (s) + 2 H2O (l) Ca (OH) 2 (aq) + H2 (g) Δ H = - 431,1 kJ. mol -1

Ecuații endotermice (căldură consumată) ΔH> 0

H2O (g) + C (s) CO (g) + H2 (g) Δ H = 131,4 kJ.mol -1

Starea grupului în ecuații termochimice:

s (solidus) - substanță solidă

l (liquidus) - substanță lichidă

g (gaz) - substanță gazoasă

aq (aqua) - substanță în soluție apoasă

Legile termochimice

Prima lege termochimică a fost descoperită în 1780 de Lavoiser și Laplace :

"Valoarea căldurii de reacție a reacției directe și inverse este aceeași și diferă doar în semn. "

2H2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g) ΔH1 = - 483,9 kJ.mol -1

reacție reversibilă 2H2O (g) → 2H2 (g) + O2 (g) ΔH2 = 483,9 kJ.mol -1

Sinteza a doi moli de dioxid de sulf din doi moli de dioxid de sulf și un mol de oxigen eliberează căldură de 196 kJ

2SO 2 (g) + DESPRE 2 (g)2 ASA 3 (g) ΔH = - 196 kJ.mol -1

La descompunerea a doi moli de dioxid de sulf, se consumă aceeași cantitate de căldură:

2SO 3 (g)2SO 2 (g) + DESPRE 2 (g) ΔH = 196 kJ. mol -1

A doua lege termochimică a fost descoperită și formulată în 1840 de Hess:

Căldura de reacție a unei reacții este egală cu suma căldurilor de reacție ale reacțiilor parțiale.

ΔH = ΔH1 + ΔH2

Exemplu: Pe baza ecuațiilor termochimice ale reacțiilor parțiale

1. Sn (s) + Cl2 (g) SnCl2 (s) ΔH1 = - 349,4 kJ.mol -1

2. SnCl2 (s) + Cl2 (g) SnCl4 (l) ΔH2 = - 195,2 kJ.mol -1

determina caldura de reactie:

Sn (s) + 2 Cl2 (g) → SnCl4 (l) ΔH = ?

ΔH = ΔH1 + ΔH2 = - 349,4 kJ.mol -1 + (-195,2 kJ.mol -1)

ΔH = - 544,6kJ.mol -1

Fenomene termice în dizolvarea solidelor în apă - Na2CO3. 10 H2O, NaOH

Când solidele se dizolvă, se poate elibera căldură (temperatura a crescut).

Moleculele de apă se leagă de particulele dizolvate - căldura este eliberată. Modificarea entalpiei este negativă.

Când solidele se dizolvă în apă, căldura poate fi absorbită (temperatura scăzută). La dizolvare, structura cristalină trebuie mai întâi întreruptă - se consumă căldură. Modificarea entalpiei este pozitivă.

(La dizolvarea solidelor în apă, se consumă o anumită cantitate de căldură pentru a perturba structura cristalină (schimbarea entalpiei este pozitivă.) La hidratarea particulelor de material dizolvat, se eliberează căldură (schimbarea entalpiei este negativă). în entalpii de evenimente parțiale).

Dacă căldura este eliberată sau consumată depinde de cantitatea de căldură consumată pentru a perturba structura cristalină și de cantitatea de căldură degajată în timpul hidratării ionilor.
Dacă în perturbarea structurii cristaline se consumă mai multă căldură decât este eliberată în hidratarea ionilor, atunci dizolvarea este un eveniment endoterm. Dacă se consumă mai puțină căldură, este un eveniment exoterm.)

Tipuri căldura de reacție

Temperatura de reacție se poate distinge în funcție de tipul procesului chimic.

Se numește căldura de reacție a reacțiilor în care se formează 1 mol din compusul compus căldura de fuziune.

(Căldura standard de fuziune a unui compus este căldura de reacție a unei reacții chimice în care se formează 1 mol de compus într-o stare standard din elementele din starea standard)

Se numește căldura de reacție a reacțiilor în care 1 mol de materii prime este ars pentru a forma produse de oxidare stabile căldura de ardere .

(Căldura standard de ardere a unui compus este căldura de reacție a unei reacții chimice în timpul căreia 1 mol de compus în stare standard este oxidat la un produs de oxidare stabil)

Simbolic, denotăm aceste încălziri de reacție ∆H 0 zl și ∆H 0 sp.

Calculul căldurii de reacție din valorile tabelului et

Căldura de reacție a unei reacții chimice se calculează a.) Ca diferență între suma căldurii de fuziune a produselor și suma căldurii de fuziune a reactanților:

H 0 =∑ prod │ν│ (∆H 0) compus - ∑ reacție │ν│ (∆H 0) compus

ν - coeficient stoichiometric

Căldura de reacție a unei reacții chimice este calculată b.) Ca diferență între suma căldurii de ardere a reactanților și reactanților și suma căldurii de ardere și a produselor:

H 0 =∑ react │ν│ (∆H 0) spal - ∑ prod │ν│ (∆H 0) spal

Unitatea este kJ. mol -1

Calculați căldura de reacție a unei reacții chimice:

H 0 =∑ react │ν│ (∆H 0) spal - ∑ prod │ν│ (∆H 0) spal

H 0 = -251,63 + 2. (- 726,1) - (-1678,91) kJ.mol -1

H 0 = -24,92 kJ.mol -1

Căldura de reacție a reacției chimice menționate este egală cu -24,92 kJ.mol -1

Calculați căldura de reacție:

când sunt cunoscute încălzitoarele de fuziune

H ° zluč, CO (g) = -124,74 kJ.mol -1

H ° = (- 124,74 kJ.mol -1 + (- 242,76 kJ.mol -1)) - (- 410,34 kJ.mol -1)

Calculați căldura combinației de clorură de amoniu folosind ecuația: