Термохимическое уравнение - Thermochemical equation

А Термохимическое уравнение является сбалансированным стехиометрическим химическое уравнение это включает энтальпия изменение, ΔH. В переменной форме термохимическое уравнение могло бы выглядеть так:

А + В → С
ΔH = (±) #

Где {A, B, C} - обычные агенты химического уравнения с коэффициентами, а «(±) #» - положительное или отрицательное числовое значение, обычно в кДж.

Понимание аспектов термохимических уравнений

Энтальпия (H) - перенос энергия в реакции (для химических реакций это тепло), а ΔH - изменение энтальпии. ΔH - это функция состояния. Функция состояния означает, что ΔH не зависит от процессов между начальным и конечным состояниями. Другими словами, не имеет значения, какие шаги мы предпринимаем для перехода от исходных реагентов к конечным продуктам - ΔH всегда будет одинаковым. ΔHrxn, или изменение энтальпии реакции, имеет то же значение ΔH, что и в термохимическом уравнении, но выражается в единицах кДж / моль, что означает изменение энтальпии на родинки любого конкретного вещества в уравнении. Значения ΔH определены экспериментально при стандартных условиях 1 атм и 25 ° C (298,15 К).

Как обсуждалось ранее, ΔH может иметь положительный или отрицательный знак. Положительный знак означает, что система использует тепло и эндотермический. Отрицательное значение означает, что тепло выделяется и система работает. экзотермический.

Эндотермический: A + B + Heat → C, ΔH> 0

Экзотермический: A + B → C + тепло, ΔH <0

Поскольку энтальпия является функцией состояния, значение ΔH, указанное для конкретной реакции, верно только для этой точной реакции. Физические состояния (реагентов или продуктов) имеют значение, так же как и молярные концентрации.

Тот факт, что ΔH зависит от физического состояния и молярной концентрации, означает, что термохимические уравнения должны быть стехиометрически правильными. Если один агент уравнения изменяется посредством умножения, тогда все агенты должны быть изменены пропорционально, включая ΔH. (См. Раздел «Управление термохимическими уравнениями» ниже.)

Мультипликативное свойство термохимического уравнения во многом связано с Первый закон термодинамики, который гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена - концепция, широко известная как сохранение энергии. Это верно в физическом или молекулярном масштабе.

Управление термохимическими уравнениями

Коэффициент умножения

Как упоминалось выше, термохимические уравнения можно изменить путем умножения на любой числовой коэффициент. Все агенты должны быть умножены, включая ΔH. Используя термохимическое уравнение переменных, как указано выше, можно получить следующий пример.

А + В → С
ΔH = (±) #

Предположим, что нужно умножить А на два, чтобы использовать термохимическое уравнение (как, кроме того, ниже). Затем нужно умножить все агенты в реакции на один и тот же коэффициент, например:

2A + 2B → 2C
2ΔH = 2 [(±) #]

Это снова логично, если принять во внимание Первый закон термодинамики. В два раза больше продукта производится, поэтому вдвое больше тепла удаляется или выделяется.

Точно так же работает и деление коэффициентов.

Закон Гесса: сложение термохимических уравнений

Закон Гесса гласит, что сумма изменений энергии всех термохимических уравнений, включенных в общую реакцию, равна общему изменению энергии. Поскольку ΔH является функцией состояния и поэтому не зависит от того, как реагенты становятся продуктами, мы можем использовать несколько шагов (в форме нескольких термохимических уравнений), чтобы найти ΔH всей реакции.

Пример:

Реакция (1) C(графит, с) + O2 (г) → CO2 (г)

Эта реакция происходит в два этапа (последовательность реакций):

C(графит, с) + ½O2 (г) → CO(г)
ΔH = −110,5 кДж
CO(г) + ½O2 (г) → CO2 (г)
ΔH = −283,0 кДж

Мы хотим сложить эти две реакции вместе, чтобы получить Реакцию (1), чтобы мы могли найти ΔH, поэтому мы проверяем, чтобы агенты в последовательности реакций, отсутствующие в (1), нейтрализовали друг друга. В этом примере CO(г) отсутствует в (1) и отменяется. Мы складываем последовательность реакций вместе.

C(графит, с) + ½O2 (г) + ½O2 (г) → CO2 (г)

или

C(графит, с) + O2 (г) → CO2 (г), Реакция (1)

Чтобы вычислить ΔH, мы добавляем ΔH двух уравнений в последовательности реакций:

(-110,5 кДж) + (-283,0 кДж) = (-393,5 кДж) = ΔH реакции (1). ПРИМЕР ТЕРМОХИМИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ. Когда газообразный метан сжигается, выделяется тепло, что делает реакцию экзотермической. ... В процессе выделяется 890,4 кДж и поэтому записывается как продукт реакции. Термохимическое уравнение - это химическое уравнение, которое включает изменение энтальпии реакции.

Что нужно помнить

  • Если вам нужно изменить реакцию, чтобы заставить вещи отменить, знак ΔH также должен быть изменен.
  • Если вам нужно умножить агента, чтобы заставить его отменить, все остальные агенты и ΔH также должны быть умножены на это число.
  • Как правило, значения ΔH, приведенные в таблицах, составляют менее 1 атм и 25 ° C (298,15 K), поэтому помните, в каких условиях находится ваша реакция.

Где найти значения ΔH

Значения ΔH были определены экспериментально и доступны в виде таблицы. Большинство учебников по общей химии имеют приложения, в которых указаны общие значения ΔH. Доступно несколько онлайн-столов. Для получения более подробной информации существует программное обеспечение, предлагаемое с активными термохимическими таблицами (ATcT), доступное в Интернете.

Смотрите также

использованная литература

Аткинс, Питер и Лоретта Джонс. 2005. Химические принципы, поиски понимания (3-е издание). W.H. Freeman and Co., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк.

внешние ссылки