Termokeemia

Termokeemia on energia ja soojuse uurimine seoses keemiliste reaktsioonide ja füüsikaliste muundumistega (füüsikaliste muutustega). Füüsikalised muundumised toimuvad siis, kui aine olek (näiteks tahke või vedel aine) muutub teise olekusse. Ümberkujunduste näideteks on sulamine (kui tahke aine muutub vedelaks) ja keemine (kui vedelik muutub gaasiks).

Reaktsioon annab või võtab energiat. Füüsikaline muundumine annab või võtab samuti energiat. Termokeemia uurib neid energiamuutusi, eelkõige süsteemi energiavahetust ümbritseva keskkonnaga. Termokeemia on kasulik, et ennustada reaktijate ja produktide koguseid igal ajahetkel antud reaktsiooni ajal. Termokeemikud teevad seda andmete, sealhulgas entroopia määramise abil. Termokeemikud ütlevad, kas reaktsioon on spontaanne või mittespontaanne, soodne või ebasoodne.

Endotermilised reaktsioonid võtavad soojust. Eksotermilised reaktsioonid loovad soojust. Termokeemia ühendab termodünaamika mõisted keemiliste sidemete kujul esineva energia ideega. See hõlmab selliste suuruste arvutusi nagu soojusmahtuvus, põlemissoojus, moodustumissoojus, entalpia, entroopia, vaba energia ja kalorsus.

Maailma esimene jääkalorimeeter, mida kasutasid 1782-83. aasta talvel Antoine Lavoisier ja Pierre-Simon Laplace. Seda kasutati erinevate keemiliste muutuste käigus tekkiva soojuse leidmiseks. Need arvutused põhinesid Joseph Blacki varasemal latentse soojuse avastusel. Need katsed panid aluse termokeemiale.Zoom
Maailma esimene jääkalorimeeter, mida kasutasid 1782-83. aasta talvel Antoine Lavoisier ja Pierre-Simon Laplace. Seda kasutati erinevate keemiliste muutuste käigus tekkiva soojuse leidmiseks. Need arvutused põhinesid Joseph Blacki varasemal latentse soojuse avastusel. Need katsed panid aluse termokeemiale.

Ajalugu

Termokeemia sai alguse kahest ideest:

  1. Lavoisier ja Laplace'i seadus (1780): Energia muutus mis tahes ümberkujundamisel on võrdne ja vastupidine energia muutusega vastupidises protsessis.
  2. Hessi seadus (1840): Hess: Iga muundumise energiamuutus on sama, olenemata sellest, kas see toimub ühes või mitmes etapis.

Need avastused tehti enne termodünaamika esimest seadust (1845). Nad aitasid teadlastel seda seadust mõista.

Edward Diaz ja Hess uurisid erisoojust ja latentset soojust. Joseph Black töötas välja latentsete energiamuutuste mõiste.

Gustav Kirchhoff näitas 1858. aastal, et reaktsioonisoojuse muutus on antud produktide ja reaktantide soojusmahtuvuse erinevusega: ∂ Δ H ∂ T = Δ C p {\displaystyle {\partial \Delta H} \over \partial T}=\Delta C_{p}} {\displaystyle {{\partial \Delta H} \over \partial T}=\Delta C_{p}}. Selle võrrandi integreerimine võimaldab hinnata reaktsioonisoojust ühel temperatuuril teise temperatuuri mõõtmiste põhjal.

Kalorimeetria

Soojuse muutuste mõõtmist nimetatakse kalorimeetriks. Sellega mõõdetakse keemiliste reaktsioonide või füüsikaliste muutuste soojust. Kalorimeeter, kalorimeetriks kasutatav seade, on tavaliselt suletud kamber.

Kalorimeetria koosneb järgmistest etappidest: Keemikud muudavad muutuse kambri sees. Kambri temperatuuri mõõdetakse kas termomeetri või termopaari abil. Temperatuur joonistatakse aja suhtes, et saada graafik. Keemikud kasutavad graafikut põhiliste suuruste arvutamiseks.

Kaasaegsetel kalorimeetritel on väikesed arvutid, mis mõõdavad temperatuuri ja annavad kiiresti arvutatud andmed. Üks näide on diferentsiaalkaalorimeeter (DSC).

Süsteemid

Termokeemias on väga kasulikud mitmed termodünaamilised definitsioonid. Süsteem on universumi konkreetne osa, mida uuritakse. Kõik, mis asub väljaspool süsteemi, loetakse ümbritsevaks või keskkonnaks. Süsteem võib olla:

  • isoleeritud süsteem - kui see ei saa vahetada energiat või ainet ümbritsevaga, nagu näiteks isoleeritud pommikalorimeeter;
  • suletud süsteem - kui ta saab vahetada energiat, kuid mitte ainet ümbritsevaga, nagu aururadiaator;
  • avatud süsteem - kui ta saab vahetada nii ainet kui ka energiat ümbritseva keskkonnaga, näiteks poti keeva veega.

Protsessid

Süsteem läbib "protsessi", kui üks või mitu selle omadust (omadust) muutub. Protsess on seotud (seostub) oleku muutusega. Isotermiline (sama temperatuuriga) protsess toimub siis, kui süsteemi temperatuur jääb samaks. Isobaarne (sama rõhk) protsess toimub, kui süsteemi rõhk jääb samaks. Adiabaatiline (soojusvahetust ei toimu) protsess toimub siis, kui soojus ei liigu.

Seotud leheküljed

  • Olulised publikatsioonid termokeemia valdkonnas
  • Isodesmiline reaktsioon
  • Maksimaalse töö põhimõte
  • Reaktsioonikalorimeeter
  • Thomsen-Bertheloti põhimõte
  • Julius Thomsen
  • Puhtade ainete termodünaamilised andmebaasid
  • Kalorimeetria
  • Soojusfüüsika

Küsimused ja vastused

K: Mis on termokeemia?


V: Termokeemia on keemiliste reaktsioonide ja füüsikaliste muundumistega seotud energia ja soojuse uurimine.

K: Millised on mõned näited füüsikalistest muundumistest?


V: Füüsikaliste muundumiste näited on näiteks sulamine (kui tahke aine muutub vedelaks) ja keemine (kui vedelik muutub vedelaks).

K: Kuidas aitab termokeemia ennustada reaktijate ja produktide koguseid?


V: Termokeemikud kasutavad andmeid, sealhulgas entroopia määramisi, et ennustada reaktijate ja produktide koguseid igal ajahetkel antud reaktsiooni ajal.

K: Kas endotermilised reaktsioonid on soodsad või ebasoodsad?


V: Endotermilised reaktsioonid on ebasoodsad.

K: Kas eksotermilised reaktsioonid on soodsad või ebasoodsad?


V: Eksotermilised reaktsioonid on soodsad.

K: Milliseid mõisteid ühendab termokeemia?


V: Termokeemia ühendab termodünaamika mõisted ja energia idee keemiliste sidemete kujul.

K: Milliseid arvutusi teevad termokeemikud?


V: Termokeemikud teevad selliseid arvutusi nagu soojusmahtuvus, põlemissoojus, moodustumissoojus, entalpia, entroopia, vaba energia ja kalorsus.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3