Термохимия: Какви изследвания, закони и приложения

Термохимията отговаря за изследването на калоричните модификации, които се извършват в реакциите между два или повече вида. Счита се за съществена част от термодинамиката, която изучава трансформацията на топлината и другите видове енергия, за да разбере посоката, в която се развиват процесите и как тяхната енергия варира.

Също така е важно да се разбере, че топлината включва пренос на топлинна енергия, която се случва между две тела, когато те са при различни температури; докато топлинната енергия е тази, която е свързана със случайното движение, което притежават атомите и молекулите.

Затова, както при почти всички химични реакции, енергията се абсорбира или освобождава чрез топлина, анализът на явленията, които се случват чрез термохимия, е много важен.

Какво изследва термохимията?

Както вече беше отбелязано, термохимията изследва промените на енергията под формата на топлина, която се появява в химични реакции или когато възникват процеси, които включват физически трансформации.

В този смисъл е необходимо да се изяснят някои понятия в темата за по-добро разбиране на нея.

Например, терминът "система" се отнася до специфичния сегмент от вселената, която се изучава, което означава "вселена", разглеждането на системата и нейната околна среда (всичко външно за нея).

Така че, системата обикновено се състои от видовете, участващи в химичните или физическите трансформации, които се срещат в реакциите. Тези системи могат да бъдат класифицирани в три типа: отворени, затворени и изолирани.

- Отворена система е тази, която позволява прехвърлянето на материя и енергия (топлина) със заобикалящата го среда.

- В затворена система има обмен на енергия, но не и на материя.

- В изолирана система няма прехвърляне на материя или енергия под формата на топлина. Тези системи са известни и като "адиабати".

закони

Законите на термохимията са тясно свързани с закона на Лаплас и Лавоазие, както и със закона на Хес, които са предшественици на първия закон на термодинамиката.

Принципът, разкрит от френския Антоан Лавуазие (важен химик и благородник) и Пиер-Саймън Лаплас (известен математик, физик и астроном) отбелязва, че "промяната в енергията, проявена във всяка физическа или химична трансформация, е с еднаква величина и значение противно на промяната в енергията на обратната реакция ".

Законът на Хес

В същия ред на идеите, законът, формулиран от руския химик, произхождащ от Швейцария, Жермен Хес, е крайъгълен камък за обяснението на термохимията.

Този принцип се основава на тълкуването на закона за запазване на енергията, който се отнася до факта, че енергията не може да бъде създадена или унищожена, само трансформирана.

Законът на Хес може да бъде приет по този начин: "Общата енталпия в химичната реакция е същата, независимо дали реакцията се извършва в една стъпка или в последователност от няколко стъпки."

Общата енталпия се дава като изваждане между сумата на енталпията на продуктите минус сумата на енталпията на реагентите.

В случай на промяна в стандартната енталпия на системата (при стандартни условия от 25 ° C и 1 atm), тя може да бъде схематизирана в съответствие със следната реакция:

ΔH реакция = ΣΔH (продукти) - ΣΔH (реагенти)

Друг начин да се обясни този принцип, знаейки, че промяната на енталпията се отнася до промяната на топлината в реакциите, когато те се дават при постоянно налягане, казва, че промяната в нетната енталпия на една система не зависи от следвания път. между първоначалното и крайното състояние.

Първият закон на термодинамиката

Този закон е толкова неразривно свързан с термохимията, че понякога е объркан, който е вдъхновил другия; Така че, за да хвърлим светлина върху този закон, трябва да започнем с това, че тя също има своите корени в принципа на запазване на енергията.

Така термодинамиката не само взема под внимание топлината като форма на пренос на енергия (като термохимия), но включва и други форми на енергия, като вътрешната енергия ( U ).

Така че промяната във вътрешната енергия на една система (ΔU) се дава от разликата между нейното начално и крайно състояние (както се вижда в закона на Хес).

Като се има предвид, че вътрешната енергия е съставена от кинетичната енергия (движение на частиците) и потенциалната енергия (взаимодействия между частиците) на една и съща система, може да се заключи, че има и други фактори, които допринасят за изследването на състоянието и свойствата на всяка една от тях. система.

приложения

Термохимията има множество приложения, някои от които ще бъдат споменати по-долу:

- Определяне на енергийните промени в някои реакции чрез използване на калориметрия (измерване на топлинните промени в някои изолирани системи).

- Приспадане на промените на енталпията в системата, дори когато те не могат да бъдат известни чрез директно измерване.

- Анализ на топлинни трансфери, получени експериментално, когато органометалните съединения се образуват с преходни метали.

- Изследване на енергийните трансформации (под формата на топлина), дадени в координационни съединения на полиамини с метали.

- Определяне на енталпиите на метал-кислородната връзка на β-дикетони и β-дикетонати, свързани с метали.

Както и в предишни приложения, термохимията може да се използва за определяне на голям брой параметри, свързани с други видове енергийни или състоятелни функции, които определят състоянието на системата в даден момент.

Термохимията се използва и при изследване на многобройните свойства на съединенията, като например в титруващата калориметрия.