Le të flasim për atë që është nxehtësia e formimit, dhe gjithashtu të përcaktojmë ato kushte që quhen standarde. Për të kuptuar këtë çështje, ne do të zbulojmë ndryshimet midis substancave të thjeshta dhe komplekse. Për të konsoliduar konceptin e "nxehtësisë së formimit", merrni parasysh ekuacionet kimike specifike.
Entalpi standarde e formimit të substancave
Në reaksionin e bashkëveprimit të karbonit me hidrogjenin e gaztë lirohet 76 kJ energji. Në këtë rast, kjo shifër është efekti termik i një reaksioni kimik. Por kjo është gjithashtu nxehtësia e formimit të një molekule metani nga substanca të thjeshta. "Pse?" - ju pyesni. Kjo për faktin se përbërësit fillestarë ishin karboni dhe hidrogjeni. 76 kJ / mol do të jetë energjia që kimistët e quajnë "nxehtësia e formimit".
Tabelat e të dhënave
Në termokimi, ekzistojnë tabela të shumta që tregojnë nxehtësinë e formimit të kimikateve të ndryshme nga substanca të thjeshta. Për shembull, nxehtësia e formimit të një substance, formula e së cilës është CO2, në gjendje të gaztëka një indeks prej 393,5 kJ/mol.
Vlera praktike
Pse na duhen këto vlera? Nxehtësia e formimit është një vlerë që përdoret kur llogaritet efekti i nxehtësisë i çdo procesi kimik. Për të kryer llogaritje të tilla do të kërkohet zbatimi i ligjit të termokimisë.
Termokimi
Ai është ligji bazë që shpjegon proceset energjetike të vëzhguara në procesin e një reaksioni kimik. Gjatë ndërveprimit vërehen transformime cilësore në sistemin reagues. Disa substanca zhduken, në vend të tyre shfaqen përbërës të rinj. Një proces i tillë shoqërohet me një ndryshim në sistemin e brendshëm të energjisë, i cili manifestohet në formën e punës ose nxehtësisë. Puna e lidhur me zgjerimin ka një tregues minimal për transformimet kimike. Nxehtësia e çliruar gjatë transformimit të një komponenti në një substancë tjetër mund të jetë e madhe.
Nëse marrim parasysh një shumëllojshmëri transformimesh, pothuajse për të gjithë ka një thithje ose çlirim të një sasie të caktuar nxehtësie. Për të shpjeguar fenomenet që ndodhin, u krijua një seksion i veçantë - termokimia.
Ligji i Hesit
Falë ligjit të parë të termodinamikës, u bë i mundur llogaritja e efektit termik në varësi të kushteve të një reaksioni kimik. Llogaritjet bazohen në ligjin bazë të termokimisë, përkatësisht në ligjin e Hesit. Ne japim formulimin e tij: efekti termik i një transformimi kimike lidhur me natyrën, gjendjen fillestare dhe përfundimtare të materies, nuk lidhet me mënyrën se si kryhet ndërveprimi.
Çfarë rrjedh nga ky formulim? Në rastin e marrjes së një produkti të caktuar, nuk ka nevojë të përdoret vetëm një opsion ndërveprimi, është e mundur të kryhet reagimi në mënyra të ndryshme. Në çdo rast, pavarësisht se si e merrni substancën e dëshiruar, efekti termik i procesit do të jetë me të njëjtën vlerë. Për ta përcaktuar atë, është e nevojshme të përmblidhen efektet termike të të gjitha transformimeve të ndërmjetme. Falë ligjit të Hess, u bë e mundur të kryheshin llogaritjet e treguesve numerikë të efekteve termike, gjë që është e pamundur të kryhet në një kalorimetër. Për shembull, në mënyrë sasiore nxehtësia e formimit të substancës së monoksidit të karbonit llogaritet sipas ligjit të Hess, por ju nuk do të jeni në gjendje ta përcaktoni atë me eksperimente të zakonshme. Kjo është arsyeja pse tabelat speciale termokimike janë kaq të rëndësishme, në të cilat futen vlerat numerike për substanca të ndryshme, të përcaktuara në kushte standarde
Pikë të rëndësishme në llogaritje
Duke pasur parasysh se nxehtësia e formimit është efekti termik i reaksionit, gjendja e grumbullimit të substancës në fjalë ka një rëndësi të veçantë. Për shembull, kur bëni matje, është zakon të konsideroni grafitin, dhe jo diamantin, si gjendjen standarde të karbonit. Presioni dhe temperatura gjithashtu merren parasysh, domethënë kushtet në të cilat fillimisht ishin vendosur përbërësit reagues. Këto sasi fizike mund të kenë një efekt të rëndësishëm në ndërveprimin, rritjen ose uljen e vlerës së energjisë. Për llogaritjet bazë,termokimi, është zakon të përdoren tregues të veçantë të presionit dhe temperaturës.
Kushtet Standarde
Meqenëse nxehtësia e formimit të një lënde është përcaktimi i madhësisë së efektit të energjisë në kushte standarde, ne do t'i veçojmë ato veçmas. Temperatura për llogaritjet zgjidhet 298 K (25 gradë Celsius), presioni - 1 atmosferë. Për më tepër, një pikë e rëndësishme që ia vlen t'i kushtohet vëmendje është fakti se nxehtësia e formimit për çdo substancë të thjeshtë është zero. Kjo është logjike, sepse substancat e thjeshta nuk formohen vetë, domethënë nuk ka shpenzime të energjisë për formimin e tyre.
Elementet e termokimise
Ky seksion i kimisë moderne ka një rëndësi të veçantë, sepse këtu kryhen llogaritjet e rëndësishme, merren rezultate specifike që përdoren në inxhinierinë e energjisë termike. Në termokimi, ka shumë koncepte dhe terma që janë të rëndësishëm për t'u përdorur për të marrë rezultatet e dëshiruara. Entalpia (ΔH) tregon se ndërveprimi kimik u zhvillua në një sistem të mbyllur, nuk kishte asnjë ndikim në reagimin nga reagentët e tjerë, presioni ishte konstant. Ky sqarim na lejon të flasim për saktësinë e llogaritjeve të kryera.
Në varësi të llojit të reagimit që konsiderohet, madhësia dhe shenja e efektit termik që rezulton mund të ndryshojnë ndjeshëm. Pra, për të gjitha transformimet që përfshijnë zbërthimin e një lënde komplekse në disa përbërës më të thjeshtë, supozohet thithja e nxehtësisë. Reaksionet e kombinimit të shumë substancave fillestare në një produkt më kompleks shoqërohen ngaduke çliruar një sasi të konsiderueshme energjie.
Përfundim
Kur zgjidhet çdo problem termokimik, përdoret i njëjti algoritëm veprimesh. Së pari, sipas tabelës, për çdo përbërës fillestar, si dhe për produktet e reaksionit, përcaktohet vlera e nxehtësisë së formimit, duke mos harruar gjendjen e grumbullimit. Më tej, të armatosur me ligjin e Hesit, ata krijojnë një ekuacion për të përcaktuar vlerën e dëshiruar.
Vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet marrjes parasysh të koeficientëve stereokimikë që ekzistojnë përpara substancave fillestare ose përfundimtare në një ekuacion të caktuar. Nëse ka substanca të thjeshta në reaksion, atëherë nxehtësitë standarde të formimit të tyre janë të barabarta me zero, domethënë përbërës të tillë nuk ndikojnë në rezultatin e marrë në llogaritjet. Le të përpiqemi të përdorim informacionin e marrë për një reagim specifik. Nëse marrim si shembull procesin e formimit të metalit të pastër nga oksidi i hekurit (Fe3+) nga ndërveprimi me grafitin, atëherë në librin e referencës mund të gjeni vlerat të nxehtësisë standarde të formimit. Për oksidin e hekurit (Fe3+) do të jetë –822,1 kJ/mol, për grafitin (një substancë e thjeshtë) është e barabartë me zero. Si rezultat i reagimit, formohet monoksidi i karbonit (CO), për të cilin ky tregues ka një vlerë prej 110.5 kJ / mol, dhe për hekurin e çliruar, nxehtësia e formimit korrespondon me zero. Regjistrimi i nxehtësisë standarde të formimit të një ndërveprimi kimik të caktuar karakterizohet si më poshtë:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Në analizërezultati numerik i marrë sipas ligjit të Hesit, mund të nxjerrim një përfundim logjik se ky proces është një transformim endotermik, domethënë, ai përfshin shpenzimin e energjisë për reaksionin e reduktimit të hekurit nga oksidi i tij trevalent.
