Termochemie - Thermochemistry

Pro další použití viz Chemická termodynamika.

Termochemie je studium tepelné energie spojené s chemické reakce a / nebo fyzické transformace. Reakce může uvolnit nebo absorbovat energii a stejná může být i fázová změna, například v tání a vařící. Termochemie se zaměřuje na tyto energetické změny, zejména na Systém výměna energie s její okolí. Termochemie je užitečná při predikci množství reaktantů a produktů v průběhu dané reakce. V kombinaci s entropie stanovení, používá se také k předpovědi, zda je reakce spontánní nebo nespontánní, příznivá nebo nepříznivá.

Endotermické reakce absorbovat teplo, zatímco exotermické reakce uvolněte teplo. Termochemie spojuje pojmy termodynamiky s pojmem energie ve formě chemických vazeb. Předmět běžně zahrnuje výpočty takových veličin jako tepelná kapacita, spalné teplo, teplo formace, entalpie, entropie, energie zdarma, a kalorií.

První na světě ledový kalorimetr, používaný v zimě 1782–83, do Antoine Lavoisier a Pierre-Simon Laplace, k určení teplo se vyvinul v různých chemické změny; výpočty, které byly založeny na Joseph Black předchozí objev latentní teplo. Tyto experimenty představují základ termochemie.

Dějiny

Termochemie spočívá na dvou zobecněních. Řečeno moderně, jsou to následující:[1]

  1. Lavoisier a Laplaceova zákon (1780): Energetická změna provázející jakoukoli transformaci je stejná a opačná ke energetické změně doprovázející reverzní proces.[2]
  2. Hessův zákon (1840): Energetická změna provázející jakoukoli transformaci je stejná, ať už k procesu dochází v jednom kroku nebo v mnoha.

Tato prohlášení předcházela první zákon termodynamiky (1845) a pomohl při jeho formulaci.

Lavoisier, Laplace a Hesse také vyšetřován měrné teplo a latentní teplo, ačkoli to bylo Joseph Black kdo nejdůležitějším způsobem přispěl k rozvoji latentních energetických změn.

Gustav Kirchhoff v roce 1858 ukázal, že variace reakčního tepla je dána rozdílem v tepelná kapacita mezi produkty a reaktanty: dΔH / dT = ΔCp. Integrace této rovnice umožňuje vyhodnocení reakčního tepla při jedné teplotě z měření při jiné teplotě.[3][4]

Kalorimetrie

Měření změn tepla se provádí pomocí kalorimetrie, obvykle uzavřená komora, ve které dochází ke změně, která má být zkoumána. Teplota komory se sleduje buď pomocí a teploměr nebo termočlánek a teplota vynesená proti času, aby poskytla graf, ze kterého lze vypočítat základní veličiny. Moderní kalorimetry jsou často dodávány s automatickými zařízeními, které poskytují rychlé čtení informací, jedním příkladem je diferenciální skenovací kalorimetr (DSC).

Systémy

Několik termodynamických definic je v termochemii velmi užitečných. Systém je specifická část vesmíru, která je studována. Vše mimo systém je považováno za okolí nebo prostředí. Systém může být:

Procesy

Systém prochází procesem, když se změní jedna nebo více jeho vlastností. Proces souvisí se změnou stavu. An izotermický (stejná teplota) proces nastane, když teplota systému zůstane konstantní. An isobarický (stejný tlak) proces nastane, když tlak systému zůstane konstantní. Proces je adiabatický když nedojde k žádné výměně tepla.

Viz také

Reference

  1. ^ Perrot, Pierre (1998). Termodynamiky od A do Z. Oxford University Press. ISBN  0-19-856552-6.
  2. ^ Viz strana 290 z Obrysy teoretické chemie autor: Frederick Hutton Getman (1918)
  3. ^ Laidler K.J. a Meiser J.H., "Physical Chemistry" (Benjamin / Cummings 1982), str.62
  4. ^ Atkins P. a de Paula J., „Atkinsova fyzikální chemie“ (8. vydání, W. H. Freeman 2006), str. 56

externí odkazy