Termochemická rovnice - Thermochemical equation

A Termochemická rovnice je vyvážená stechiometrická chemická rovnice který zahrnuje entalpie změna, ΔH. V proměnlivé formě by termochemická rovnice vypadala takto:

A + B → C
ΔH = (±) #

Kde {A, B, C} jsou obvyklými činiteli chemické rovnice s koeficienty a „(±) #“ je kladná nebo záporná číselná hodnota, obvykle s jednotkami kJ.

Porozumění aspektům termochemických rovnic

Entalpie (H) je převod energie v reakci (pro chemické reakce je ve formě tepla) a ΔH je změna entalpie. ΔH je stavová funkce. Být stavovou funkcí znamená, že ΔH je nezávislá na procesech mezi počátečním a konečným stavem. Jinými slovy, nezáleží na tom, jaké kroky podnikneme, abychom se dostali od počátečních reaktantů k finálním produktům - ΔH bude vždy stejná. ΔHrxn nebo změna entalpie reakce má stejnou hodnotu ΔH jako v termochemické rovnici, ale je v jednotkách kJ / mol, což znamená, že se jedná o změnu entalpie na krtci jakékoli konkrétní látky v rovnici. Hodnoty ΔH se stanoví experimentálně za standardních podmínek 1 atm a 25 ° C (298,15 K).

Jak již bylo uvedeno dříve, ΔH může mít kladné nebo záporné znaménko. Kladné znaménko znamená, že systém využívá teplo a je endotermický. Záporná hodnota znamená, že je produkováno teplo a systém je exotermické.

Endotermické: A + B + teplo → C, ΔH> 0

Exotermní: A + B → C + teplo, ΔH <0

Vzhledem k tomu, že entalpie je stavová funkce, ΔH uvedená pro konkrétní reakci platí pouze pro tuto přesnou reakci. Fyzikální stavy (reaktantů nebo produktů) jsou důležité, stejně jako molární koncentrace.

Tato záležitost závislosti ΔH na fyzikálním stavu a molární koncentraci znamená, že termochemické rovnice musí být stechiometricky správné. Pokud je jeden agent rovnice změněn pomocí násobení, musí být všichni agenti proporcionálně změněni, včetně ΔH. (Viz Manipulace s termochemickými rovnicemi níže.)

Multiplikativní vlastnost termochemické rovnice je do značné míry způsobena První zákon termodynamiky, který říká, že energie nemůže být ani vytvořena, ani zničena, což je koncept běžně známý jako zachování energie. Platí to ve fyzickém nebo molekulárním měřítku.

Manipulace s termochemickými rovnicemi

Násobení koeficientů

Termochemické rovnice lze měnit, jak je uvedeno výše, vynásobením libovolným číselným koeficientem. Je třeba znásobit všechny agenty, včetně ΔH. Pomocí termochemické rovnice proměnných, jak je uvedeno výše, získáme následující příklad.

A + B → C
ΔH = (±) #

Předpokládejme, že se člověk musí množit A o dvě, aby bylo možné použít termochemickou rovnici (jak je uvedeno dále). Jeden musí poté vynásobit všechny agenty v reakci stejným koeficientem, například:

2A + 2B → 2C
2ΔH = 2 [(±) #]

To je opět logické, když se vezme v úvahu první zákon termodynamiky. Vyrobí se dvakrát tolik produktu, takže se odvede nebo vydá dvakrát tolik tepla.

Rozdělení koeficientů funguje stejným způsobem.

Hessův zákon: Doplnění termochemických rovnic

Hessův zákon uvádí, že součet energetických změn všech termochemických rovnic zahrnutých do celkové reakce se rovná celkové energetické změně. Jelikož ΔH je stavová funkce, a proto nezávisí na tom, jak se z reaktantů stanou produkty, můžeme k nalezení ΔH celkové reakce použít několik kroků (ve formě několika termochemických rovnic).

Příklad:

Reakce (1) C.(grafit, s) + O.2 (g) → CO2 (g)

Tato reakce probíhá ve dvou krocích (reakční sekvence):

C(grafit, s) + ½O2 (g) → CO(G)
ΔH = -110,5 kJ
CO(G) + ½O2 (g) → CO2 (g)
ΔH = -283,0 kJ

Chceme přidat tyto dvě reakce dohromady, abychom dostali Reakci (1), abychom našli ΔH, takže zkontrolujeme, zda se agenti v reakční sekvenci, kteří nejsou přítomni v (1), navzájem ruší. V tomto příkladu CO(G) není v (1) a ruší se. Přidáme reakční sekvenci dohromady.

C(grafit, s) + ½O2 (g) + ½O2 (g) → CO2 (g)

nebo

C(grafit, s) + O.2 (g) → CO2 (g), Reakce (1)

Abychom zjistili ΔH, přidáme ΔH ze dvou rovnic v reakční sekvenci:

(−110,5 kJ) + (−283,0 kJ) = (−393,5 kJ) = ΔH reakce (1) PŘÍKLAD TERMOCHEMICKÉ ROVNOSTI JE Když se spaluje metanový plyn, uvolňuje se teplo a reakce je exotermická. ... V tomto procesu se uvolní 890,4 kJ, a tak se zapíše jako produkt reakce. Termochemická rovnice je chemická rovnice, která zahrnuje změnu entalpie reakce.

Některé věci k zapamatování

  • Pokud musíte zvrátit reakci, aby se věci zrušily, musí být také obráceno znaménko ΔH.
  • Pokud musíte agenta znásobit, aby ho zrušil, musí se tímto číslem také vynásobit všichni ostatní agenti a ΔH.
  • Obecně jsou hodnoty ΔH uvedené v tabulkách pod 1 atm a 25 ° C (298,15 K), takže si uvědomte, za jakých podmínek je vaše reakce.

Kde najdete hodnoty ΔH

Hodnoty ΔH byly experimentálně stanoveny a jsou k dispozici ve formě tabulky. Většina učebnic obecné chemie má přílohy, včetně běžných hodnot ΔH. Existuje několik online stolů. Podrobnější informace nabízí software s aktivními termochemickými tabulkami (ATcT), který je k dispozici online.

Viz také

Reference

Atkins, Peter a Loretta Jones. 2005. Chemické principy, Quest for Insight (3. vydání). W. H. Freeman and Co., New York, NY.

externí odkazy