Promluvme si o tom, co je to formovací teplo, a také definujme ty podmínky, které se nazývají standardní. Abychom porozuměli této problematice, zjistíme rozdíly mezi jednoduchými a komplexními látkami. Chcete-li upevnit koncept „tvorného tepla“, zvažte konkrétní chemické rovnice.
Standardní entalpie tvorby látek
Při reakci uhlíku s plynným vodíkem se uvolní 76 kJ energie. V tomto případě je tento údaj tepelným účinkem chemické reakce. Ale to je také teplo vzniku molekuly metanu z jednoduchých látek. "Proč?" - ptáš se. To je způsobeno skutečností, že výchozími složkami byly uhlík a vodík. 76 kJ/mol bude energie, kterou chemici nazývají „tvorné teplo“.
Datové tabulky
V termochemii existuje mnoho tabulek, které uvádějí tepla tvorby různých chemikálií z jednoduchých látek. Například teplo vzniku látky, jejíž vzorec je CO2, v plynném stavumá index 393,5 kJ/mol.
Praktická hodnota
Proč potřebujeme tyto hodnoty? Teplo tvorby je hodnota, která se používá při výpočtu tepelného účinku jakéhokoli chemického procesu. K provedení takových výpočtů bude vyžadováno použití zákona termochemie.
Termochemie
Je to základní zákon, který vysvětluje energetické procesy pozorované v procesu chemické reakce. Během interakce jsou v reagujícím systému pozorovány kvalitativní přeměny. Některé látky mizí, místo nich se objevují nové složky. Takový proces je doprovázen změnou vnitřního energetického systému, která se projevuje v podobě práce nebo tepla. Práce spojená s expanzí má minimální ukazatel pro chemické přeměny. Teplo uvolněné při přeměně jedné složky na jinou látku může být velké.
Pokud vezmeme v úvahu různé transformace, téměř u všech dochází k absorpci nebo uvolnění určitého množství tepla. Pro vysvětlení vyskytujících se jevů byla vytvořena speciální sekce - termochemie.
Hessův zákon
Díky prvnímu zákonu termodynamiky bylo možné vypočítat tepelný efekt v závislosti na podmínkách chemické reakce. Výpočty vycházejí ze základního zákona termochemie, konkrétně z Hessova zákona. Uvádíme jeho formulaci: tepelný efekt chemické přeměnysouvisí s povahou, počátečním a konečným stavem hmoty, není spojen se způsobem, jakým se interakce provádí.
Co z této formulace vyplývá? V případě získání určitého produktu není potřeba použít pouze jednu interakční možnost, reakci je možné provést různými způsoby. V každém případě, bez ohledu na to, jak získáte požadovanou látku, tepelný účinek procesu bude mít stejnou hodnotu. Pro její určení je nutné sečíst tepelné účinky všech mezipřeměn. Díky Hessovu zákonu bylo možné provádět výpočty numerických ukazatelů tepelných účinků, což není možné provést v kalorimetru. Například kvantitativně se podle Hessova zákona počítá vznikové teplo látky oxidu uhelnatého, ale běžnými pokusy ho nezjistíte. Proto jsou tak důležité speciální termochemické tabulky, do kterých jsou zadávány číselné hodnoty pro různé látky, určené za standardních podmínek
Důležité body ve výpočtech
Vzhledem k tomu, že teplo tvorby je tepelným účinkem reakce, je zvláště důležitý stav agregace dané látky. Například při měření je obvyklé považovat za standardní stav uhlíku spíše grafit než diamant. Zohledňuje se také tlak a teplota, tedy podmínky, ve kterých se původně reagující složky nacházely. Tyto fyzikální veličiny mohou mít významný vliv na interakci, zvýšení nebo snížení energetické hodnoty. Pro základní výpočty,termochemii, je obvyklé používat specifické indikátory tlaku a teploty.
Standardní podmínky
Vzhledem k tomu, že teplo tvorby látky je určením velikosti energetického účinku za standardních podmínek, vyčleníme je samostatně. Teplota pro výpočty je zvolena 298 K (25 stupňů Celsia), tlak - 1 atmosféra. Kromě toho je důležitým bodem, který stojí za pozornost, skutečnost, že teplo tvorby jakýchkoli jednoduchých látek je nulové. Je to logické, protože jednoduché látky se samy netvoří, to znamená, že na jejich tvorbu nedochází k výdeji energie.
Prvky termochemie
Tato část moderní chemie je zvláště důležitá, protože se zde provádějí důležité výpočty, získávají se konkrétní výsledky, které se využívají v tepelné energetice. V termochemii existuje mnoho pojmů a pojmů, které je důležité používat, aby bylo dosaženo požadovaných výsledků. Entalpie (ΔH) ukazuje, že chemická interakce probíhala v uzavřeném systému, reakce nebyla ovlivněna jinými reagenciemi, tlak byl konstantní. Toto objasnění nám umožňuje mluvit o přesnosti provedených výpočtů.
V závislosti na tom, jaký druh reakce se uvažuje, se velikost a znaménko výsledného tepelného efektu může výrazně lišit. Takže pro všechny přeměny zahrnující rozklad jedné komplexní látky na několik jednodušších složek se předpokládá absorpce tepla. Reakce spojování mnoha výchozích látek do jednoho, složitějšího produktu jsou doprovázeny ouvolňuje značné množství energie.
Závěr
Při řešení jakéhokoli termochemického problému se používá stejný algoritmus akcí. Nejprve se podle tabulky pro každou výchozí složku, stejně jako pro reakční produkty, určí hodnota tepla tvorby, přičemž se nezapomíná na stav agregace. Dále, vyzbrojeni Hessovým zákonem, sestaví rovnici k určení požadované hodnoty.
Zvláštní pozornost by měla být věnována zohlednění stereochemických koeficientů, které existují před výchozími nebo konečnými látkami v konkrétní rovnici. Pokud jsou v reakci jednoduché látky, pak se jejich standardní teplo tvorby rovná nule, to znamená, že takové složky neovlivňují výsledek získaný ve výpočtech. Zkusme přijaté informace využít na konkrétní reakci. Pokud vezmeme jako příklad proces tvorby čistého kovu z oxidu železa (Fe3+) interakcí s grafitem, pak v referenční knize najdete hodnoty standardního tepla tvorby. Pro oxid železa (Fe3+) to bude –822,1 kJ/mol, pro grafit (jednoduchá látka) se rovná nule. V důsledku reakce vzniká oxid uhelnatý (CO), u kterého má tento ukazatel hodnotu 110,5 kJ / mol a u uvolněného železa odpovídá nulové teplo tvorby. Záznam standardního tepla tvorby dané chemické interakce je charakterizován následovně:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Analýzačíselný výsledek získaný podle Hessova zákona, můžeme učinit logický závěr, že tento proces je endotermní transformací, to znamená, že zahrnuje spotřebu energie na reakci redukce železa z jeho trojmocného oxidu.
