Termokemiallisella kahvat tutkimus lämmön modifikaatiot reaktioissa kahden tai useamman lajin yhdistelmänä. Sitä pidetään olennaisena osana termodynamiikkaa, joka tutkii lämmön ja muun tyyppisen energian muuntamista ymmärtääksesi prosessien kehityssuunnan ja kuinka niiden energia vaihtelee.
Samoin on välttämätöntä ymmärtää, että lämpö käsittää lämpöenergian siirron, joka tapahtuu kahden ruumiin välillä, kun ne ovat eri lämpötiloissa; kun taas lämpöenergia on se, joka liittyy atomien ja molekyylien hallussa olevaan satunnaiseen liikkeeseen.
Germain Hess, Hessin lain luoja, lämpökemian perusta
Siksi, koska lähes kaikissa kemiallisissa reaktioissa energia imeytyy tai vapautuu lämmön avulla, lämpökemian kautta tapahtuvien ilmiöiden analysointi on erittäin tärkeää.
Mitä lämpökemia opiskelee?
Kuten aiemmin todettiin, lämpökemia tutkii energian muutoksia lämmön muodossa, jotka tapahtuvat kemiallisissa reaktioissa tai kun tapahtuu prosesseja, joihin liittyy fysikaalisia muutoksia.
Tässä mielessä on välttämätöntä selventää tiettyjä aiheen käsitteitä sen ymmärtämiseksi paremmin.
Esimerkiksi termi "järjestelmä" viittaa tutkittavaan maailmankaikkeuden tiettyyn segmenttiin, "maailmankaikkeuden" ymmärrettäessä ottavan huomioon järjestelmän ja sen ympäristön (kaiken sen ulkopuolella).
Joten, järjestelmä koostuu yleensä lajeista, jotka osallistuvat reaktioissa tapahtuviin kemiallisiin tai fysikaalisiin muutoksiin. Nämä järjestelmät voidaan luokitella kolmeen tyyppiin: avoimet, suljetut ja eristetyt.
- Avoin järjestelmä on sellainen, joka mahdollistaa aineen ja energian (lämmön) siirron ympäristöönsä.
- Suljetussa järjestelmässä tapahtuu energian, mutta ei aineen vaihto.
- Eristetyssä järjestelmässä aine tai energia ei siirry lämmön muodossa. Nämä järjestelmät tunnetaan myös nimellä "adiabaattiset".
lait
Lämpökemian lait ovat läheisessä yhteydessä Laplacen ja Lavoisierin lakiin sekä Hessin lakiin, jotka ovat ensimmäisen termodynamiikan lain edeltäjiä.
Ranskan Antoine Lavoisier'n (tärkeä kemisti ja aatelismies) ja Pierre-Simon Laplalen (kuuluisa matemaatikko, fyysikko ja tähtitieteilijä) esittämä periaate arvioi, että ”energian muutoksella, joka ilmenee missä tahansa fyysisessä tai kemiallisessa muutoksessa, on sama suuruus ja merkitys päinvastoin kuin käänteisen reaktion energian muutos ”.
Hessin laki
Samoin sveitsiläisen alun perin sveitsiläisen Germain Hessin laatima laki on kulmakivi termokemian selittämiselle.
Tämä periaate perustuu hänen tulkintaansa energiansäästölaista, joka viittaa siihen, että energiaa ei voida luoda tai tuhota, vaan vain muuntaa.
Hessin lakia voidaan soveltaa tällä tavalla: "Kemiallisessa reaktiossa on sama entalpia kokonaan sama, suoritetaanko reaktio yhdessä vaiheessa tai useiden vaiheiden sarjassa".
Kokonais entalpia annetaan vähentämällä tuotteiden entalpian summa vähennettynä reagenssien entalpian summalla.
Järjestelmän tavanomaisessa entalpiassa tapahtuvissa muutoksissa (standardiolosuhteissa 25 ° C ja 1 atm) voidaan se kaavata seuraavan reaktion mukaan:
ΔH- reaktio = ΣΔH (tuotteet) - ΣΔH (reagenssit)
Toinen tapa selittää tätä periaatetta, tietäen, että entalpian muutos viittaa lämmön muutokseen reaktioissa, kun ne tapahtuvat vakiona paineessa, on sanomalla, että järjestelmän netto entalpian muutos ei riipu käytetystä reitistä. alkutilan ja lopputilan välillä.
Termodynamiikan ensimmäinen laki
Tämä laki liittyy niin luontaisesti lämpökemiaan, että joskus sekava, mikä inspiroi toista; Joten valottaakseen tätä lakia on aloitettava sanomalla, että sen juuret ovat myös energiansäästöperiaatteessa.
Joten termodynamiikka ei vain ota lämpöä huomioon energiansiirtomuodona (kuten lämpökemia), vaan siihen sisältyy myös muita energian muotoja, kuten sisäinen energia (U).
Joten järjestelmän sisäisen energian (ΔU) variaatio saadaan sen alkuperäisen ja lopputilan välisestä erotuksesta (kuten Hessin laki osoittaa).
Kun otetaan huomioon, että sisäinen energia koostuu saman järjestelmän kineettisestä energiasta (hiukkasten liikkumisesta) ja potentiaalisesta energiasta (hiukkasten väliset vuorovaikutukset), voidaan päätellä, että on myös muita tekijöitä, jotka vaikuttavat kunkin tilan ja ominaisuuksien tutkimukseen järjestelmään.
Sovellukset
Termokemialla on useita sovelluksia, joista jotkut mainitaan jäljempänä:
- Energiamuutosten määrittäminen tietyissä reaktioissa kalorimetrian avulla (lämpömuutosten mittaus tietyissä eristetyissä järjestelmissä).
- Entalpiamuutosten vähentäminen järjestelmässä, jopa kun niitä ei voida tietää suoralla mittauksella.
- Analyysi kokeellisesti muodostuvista lämmönsiirroista, kun muodostetaan metalliyhdisteitä siirtymämetallien kanssa.
- Tutkimus energianmuutoksista (lämmön muodossa), jotka on annettu polyamiinien ja metallien yhteensovittamisyhdisteissä.
- Metalleihin sitoutuneiden β-diketonien ja β-diketonaattien metalli-happea-sidoksen entalpioiden määrittäminen.
Kuten aikaisemmissa sovelluksissa, lämpökemiaa voidaan käyttää määrittämään suuri joukko parametreja, jotka liittyvät muun tyyppisiin energia- tai tilatoimintoihin, jotka määrittelevät järjestelmän tilan tietyllä hetkellä.
Lämpökemiaa käytetään myös tutkittaessa yhdisteiden lukuisia ominaisuuksia, kuten titrauskalorimetrialla.
Viitteet
- Wikipedia. (SF). Lämpökemia. Palautettu osoitteesta en.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Kemia, yhdeksäs painos. Meksiko: McGraw-Hill.
- LibreTexts. (SF). Termokemia - arvostelu. Haettu osoitteesta chem.libretexts.org
- Tyagi, P. (2006). Lämpökemia. Palautettu osoitteesta books.google.co.ve
- Ribeiro, MA (2012). Termokemia ja sen sovellukset kemiallisiin ja biokemiallisiin järjestelmiin. Saatu osoitteesta books.google.co.ve
- Singh, NB, Das, SS ja Singh, AK (2009). Fysikaalinen kemia, nide 2. Palautettu osoitteesta books.google.co.ve