A hőkémiai feladatok a hőváltozások tanulmányozása két vagy több faj közötti reakcióban. A termodinamika nélkülözhetetlen részének tekintik, amely megvizsgálja a hő és más típusú energia átalakulását, hogy megértse a folyamatok fejlődésének irányát és az energiájuk változását.
Hasonlóképpen, fontos megérteni, hogy a hő magában foglalja a hőenergia átadását, amely két test között történik, amikor azok különböző hőmérsékleten vannak; míg a hőenergia az atomok és molekulák véletlenszerű mozgásával jár.
Germain Hess, a Hess törvény alkotója, alapvető a hőkémiában
Ezért, mivel szinte minden kémiai reakcióban az energiát hőelnyelik vagy felszívják, a termokémia révén bekövetkező jelenségek elemzése nagy jelentőséggel bír.
Mit tanulmányoz a hőkémia?
Mint korábban megjegyeztük, a hőkémia az energia hőváltozásait vizsgálja, amelyek kémiai reakciókban vagy fizikai átalakulásokkal járó folyamatok során fordulnak elő.
Ebben az értelemben a tárgy jobb megértése érdekében tisztázni kell a tárgyon belüli bizonyos fogalmakat.
Például a "rendszer" kifejezés a vizsgált világegyetem azon konkrét szegmensére utal, ahol a "világegyetem" alatt a rendszer és annak környezete (minden rajta kívül eső) megfontolását értjük.
Tehát egy rendszer általában azokból a fajokból áll, amelyek részt vesznek a reakciók során bekövetkező kémiai vagy fizikai átalakulásokban. Ezeket a rendszereket három kategóriába lehet sorolni: nyitott, zárt és izolált.
- Egy nyitott rendszer lehetővé teszi az anyag és az energia (hő) átvitelét a környezetével.
- Zárt rendszerben van energiacsere, de az anyag nem.
- Egy elkülönített rendszerben nincs anyag vagy energia hőátadás formájában. Ezeket a rendszereket "adiabatikusnak" is nevezik.
törvények
A hőkémiai törvények szorosan kapcsolódnak Laplace és Lavoisier törvényéhez, valamint Hess törvényéhez, amelyek az első termodinamikai törvény előfutárai.
A francia Antoine Lavoisier (fontos kémikus és nemes) és Pierre-Simon Laplace (híres matematikus, fizikus és csillagász) által előterjesztett elv azt állítja, hogy „az energia olyan változása, amely bármilyen fizikai vagy kémiai átalakulásban megmutatkozik, azonos nagyságrendben és jelentéssel bír. ellentétben a fordított reakció energiájának megváltozásával ”.
Hess törvénye
Hasonlóképpen, az eredetileg Svájcból származó orosz kémikus, Germain Hess által kidolgozott törvény sarokköve a termokémia magyarázatának.
Ez az elv az energiamegtakarításról szóló törvény értelmezésén alapul, amely arra a tényre utal, hogy az energiát nem lehet létrehozni vagy pusztítani, csak átalakítani.
Hess törvényét így lehet végrehajtani: "A kémiai reakcióban a teljes entalpia ugyanaz, függetlenül attól, hogy a reakciót egy lépésben, vagy több lépés sorozatában hajtják végre".
A teljes entalpiát úgy kapjuk, hogy kivonjuk a termékek entalpiájának összegét, mínusz a reagensek entalpiájának összegét.
A rendszer standard entalpiájának megváltozása esetén (25 ° C és 1 atm normál körülmények között) a következő reakció szerint lehet vázolni:
ΔH reakció = ΣΔH (termékek) - ΣΔH (reagensek)
Ennek az elvnek a magyarázata egy másik módja, tudva, hogy az entalpia változása a hőváltozásnak a reakciók állandó változáson alapuló változásaira utalásával azt mondja, hogy a rendszer nettó entalpiajának változása nem függ a követett úttól. kezdeti és végső állapot között.
A termodinamika első törvénye
Ez a törvény annyira lényegesen kapcsolódik a hőkémiához, hogy néha összezavarodik, melyik inspirálta a másikat; Tehát, hogy rávilágítsunk erre a törvényre, azzal kell kezdenünk, hogy azt az energiamegtakarítás elvére is építjük.
A termodinamika tehát nem csak a hőt veszi figyelembe az energiaátvitel egyik formájában (mint például a hőkémia), hanem magában foglalja az energia más formáit is, például a belső energiát (U).
Tehát a rendszer belső energiájának variációját (ΔU) a kiindulási és a végállapota közötti különbség adja (amint azt Hess törvénye látja).
Figyelembe véve, hogy a belső energiát ugyanazon rendszer kinetikus energiája (a részecskék mozgása) és a potenciális energia (a részecskék közötti kölcsönhatások) alkotja, megállapítható, hogy vannak más tényezők is, amelyek hozzájárulnak az egyes állapotok és tulajdonságok vizsgálatához rendszer.
Alkalmazások
A hőkémiának többféle felhasználása van, ezek közül néhányat az alábbiakban említünk:
- Az egyes reakciók energiaváltozásainak meghatározása kalorimetriával (bizonyos hőszigetelő rendszerek hőváltozásának mérése).
- Az entalpiaváltozások levonása egy rendszerben, még akkor is, ha ezek nem ismertek közvetlen méréssel.
- A fémorganikus vegyületek átmeneti fémekkel képződésével előállított hőátadások elemzése.
- A poliaminok fémekkel való koordinációjában kapott energiatranszformációk (hő formájában) tanulmányozása.
- A fémhez kötött β-diketonok és β-diketonátok fém-oxigén kötésének entalpiáinak meghatározása.
A korábbi alkalmazásokhoz hasonlóan a termokémia felhasználható számos olyan paraméter meghatározására, amelyek más típusú energiához vagy állapotfunkciókhoz kapcsolódnak, amelyek meghatározzák a rendszer állapotát egy adott időben.
A hőkémiát a vegyületek számos tulajdonságának tanulmányozására is használják, például a titrálási kalorimetriához.
Irodalom
- Wikipedia. (Sf). Termokémia. Helyreállítva az en.wikipedia.org webhelyről
- Chang, R. (2007). Kémia, kilencedik kiadás. Mexikó: McGraw-Hill.
- LibreTexts. (Sf). Hőkémia - áttekintés. A (z) chem.libretexts.org webhelyből származik
- Tyagi, P. (2006). Termokémia. Helyreállítva a books.google.co.ve webhelyről
- Ribeiro, MA (2012). Hőkémia és alkalmazása kémiai és biokémiai rendszerekben. A (z) books.google.co webhelyről szerezhető be
- Singh, NB, Das, SS és Singh, AK (2009). Fizikai kémia, 2. kötet. Helyreállítva a books.google.co.ve webhelyről