Laten we het hebben over wat de vormingswarmte is, en ook de voorwaarden definiëren die standaard worden genoemd. Om dit probleem te begrijpen, zullen we de verschillen tussen eenvoudige en complexe stoffen ontdekken. Om het concept van "vormingswarmte" te consolideren, overweeg dan specifieke chemische vergelijkingen.
Standaard enthalpie voor de vorming van stoffen
Bij de interactie van koolstof met gasvormig waterstof komt 76 kJ energie vrij. In dit geval is dit cijfer het thermische effect van een chemische reactie. Maar dit is ook de vormingswarmte van een methaanmolecuul uit eenvoudige stoffen. "Waarom?" - je vraagt. Dit komt door het feit dat de oorspronkelijke componenten koolstof en waterstof waren. 76 kJ / mol zal de energie zijn die chemici de "vormingswarmte" noemen.
Data tabellen
In de thermochemie zijn er talloze tabellen die de vormingswarmte van verschillende chemicaliën uit eenvoudige stoffen aangeven. Bijvoorbeeld de vormingswarmte van een stof waarvan de formule CO2 is, in gasvormige toestandheeft een index van 393,5 kJ/mol.
Praktische waarde
Waarom hebben we deze waarden nodig? De vormingswarmte is een waarde die wordt gebruikt bij het berekenen van het warmte-effect van een chemisch proces. Om dergelijke berekeningen uit te voeren, is de toepassing van de wet van de thermochemie vereist.
Thermochemie
Hij is de basiswet die de energieprocessen verklaart die worden waargenomen tijdens het proces van een chemische reactie. Tijdens de interactie worden kwalitatieve transformaties waargenomen in het reagerende systeem. Sommige stoffen verdwijnen, in plaats daarvan komen er nieuwe componenten bij. Een dergelijk proces gaat gepaard met een verandering in het interne energiesysteem, dat zich manifesteert in de vorm van arbeid of warmte. Het werk in verband met expansie heeft een minimale indicator voor chemische transformaties. De warmte die vrijkomt bij de omzetting van de ene component in een andere stof kan groot zijn.
Als we een verscheidenheid aan transformaties beschouwen, is er voor bijna alle een opname of afgifte van een bepaalde hoeveelheid warmte. Om de optredende verschijnselen te verklaren, is een speciale sectie gemaakt - thermochemie.
Wet van Hess
Dankzij de eerste wet van de thermodynamica werd het mogelijk om het thermische effect te berekenen afhankelijk van de omstandigheden van een chemische reactie. De berekeningen zijn gebaseerd op de basiswet van de thermochemie, namelijk de wet van Hess. We geven de formulering: het thermische effect van een chemische transformatiegeassocieerd met de aard, de begin- en eindtoestand van de materie, het is niet geassocieerd met de manier waarop de interactie wordt uitgevoerd.
Wat volgt uit deze formulering? In het geval van het verkrijgen van een bepaald product, is het niet nodig om slechts één interactieoptie te gebruiken, het is mogelijk om de reactie op verschillende manieren uit te voeren. Hoe je ook aan de gewenste stof komt, het thermische effect van het proces zal in elk geval dezelfde waarde hebben. Om het te bepalen, is het noodzakelijk om de thermische effecten van alle tussenliggende transformaties op te sommen. Dankzij de wet van Hess werd het mogelijk om berekeningen uit te voeren van numerieke indicatoren van thermische effecten, wat onmogelijk is uit te voeren in een calorimeter. De vormingswarmte van koolmonoxidestof wordt bijvoorbeeld kwantitatief berekend volgens de wet van Hess, maar u kunt deze niet met gewone experimenten bepalen. Daarom zijn speciale thermochemische tabellen zo belangrijk, waarin numerieke waarden worden ingevoerd voor verschillende stoffen, bepaald onder standaardomstandigheden
Belangrijke punten in berekeningen
Aangezien de vormingswarmte het thermische effect van de reactie is, is de aggregatietoestand van de betreffende stof van bijzonder belang. Bij metingen is het bijvoorbeeld gebruikelijk om grafiet in plaats van diamant als de standaardtoestand van koolstof te beschouwen. Er wordt ook rekening gehouden met druk en temperatuur, dat wil zeggen met de omstandigheden waarin de reagerende componenten zich aanvankelijk bevonden. Deze fysieke grootheden kunnen een significant effect hebben op de interactie, de energetische waarde verhogen of verlagen. Voor basisberekeningen,thermochemie, is het gebruikelijk om specifieke indicatoren van druk en temperatuur te gebruiken.
Standaardvoorwaarden
Aangezien de vormingswarmte van een stof de bepaling is van de grootte van het energie-effect onder standaardomstandigheden, zullen we ze afzonderlijk onderscheiden. De temperatuur voor berekeningen wordt gekozen 298 K (25 graden Celsius), druk - 1 atmosfeer. Daarnaast is een belangrijk aandachtspunt het feit dat de vormingswarmte voor alle eenvoudige stoffen nul is. Dit is logisch, omdat eenvoudige stoffen zichzelf niet vormen, dat wil zeggen dat er geen energie wordt verbruikt voor hun vorming.
Elementen van thermochemie
Dit onderdeel van de moderne chemie is van bijzonder belang, omdat hier belangrijke berekeningen worden uitgevoerd en specifieke resultaten worden verkregen die worden gebruikt in thermische energietechniek. In de thermochemie zijn er veel concepten en termen die belangrijk zijn om te gebruiken om de gewenste resultaten te verkrijgen. Enthalpie (ΔH) geeft aan dat de chemische interactie plaatsvond in een gesloten systeem, er was geen invloed op de reactie van andere reagentia, de druk was constant. Deze verduidelijking stelt ons in staat om te praten over de nauwkeurigheid van de uitgevoerde berekeningen.
Afhankelijk van het soort reactie dat wordt overwogen, kunnen de grootte en het teken van het resulterende thermische effect aanzienlijk verschillen. Dus voor alle transformaties waarbij een complexe stof wordt afgebroken tot meerdere eenvoudigere componenten, wordt warmteabsorptie aangenomen. De reacties van het combineren van veel uitgangsstoffen tot één, complexer product gaan gepaard met:een aanzienlijke hoeveelheid energie vrijgeven.
Conclusie
Bij het oplossen van een thermochemisch probleem wordt hetzelfde algoritme van acties gebruikt. Eerst wordt volgens de tabel voor elke initiële component, evenals voor de reactieproducten, de waarde van de vormingswarmte bepaald, en niet te vergeten de aggregatietoestand. Verder stellen ze, gewapend met de wet van Hess, een vergelijking op om de gewenste waarde te bepalen.
Er moet speciale aandacht worden besteed aan het in aanmerking nemen van de stereochemische coëfficiënten die vóór de begin- of eindstof in een bepaalde vergelijking staan. Als er eenvoudige stoffen in de reactie zijn, zijn hun standaard vormingswarmten gelijk aan nul, dat wil zeggen dat dergelijke componenten het in de berekeningen verkregen resultaat niet beïnvloeden. Laten we proberen de ontvangen informatie over een specifieke reactie te gebruiken. Als we als voorbeeld het proces nemen van de vorming van puur metaal uit ijzeroxide (Fe3+) door interactie met grafiet, dan kun je in het naslagwerk de waarden vinden van de standaard vormingswarmte. Voor ijzeroxide (Fe3+) is dat –822.1 kJ/mol, voor grafiet (een eenvoudige stof) is het gelijk aan nul. Als resultaat van de reactie wordt koolmonoxide (CO) gevormd, waarvoor deze indicator een waarde heeft van 110,5 kJ / mol, en voor het vrijgekomen ijzer komt de vormingswarmte overeen met nul. Het record van de standaard vormingswarmte van een bepaalde chemische interactie wordt als volgt gekarakteriseerd:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822.1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
Analyserenhet numerieke resultaat verkregen volgens de wet van Hess, kunnen we een logische conclusie trekken dat dit proces een endotherme transformatie is, dat wil zeggen dat het energie kost voor de reactie van de reductie van ijzer uit zijn driewaardige oxide.
