Par termomehāniskās rokturi pētījuma siltuma izmaiņas veiktas reakcijas starp divām vai vairākām sugām. To uzskata par būtisku termodinamikas sastāvdaļu, kurā tiek pētīta siltuma un citu enerģijas veidu pārveidošana, lai saprastu procesu attīstības virzienu un to enerģijas mainīgumu.
Tāpat ir svarīgi saprast, ka siltums ir saistīts ar siltumenerģijas pārnesi, kas notiek starp diviem ķermeņiem, kad tie atrodas dažādās temperatūrās; savukārt siltumenerģija ir tā, kas saistīta ar nejaušu kustību, kurai piemīt atomi un molekulas.
Germens Hess, Hes likuma radītājs, kas ir būtisks termoķīmijai
Tāpēc, tā kā gandrīz visās ķīmiskajās reakcijās siltums tiek absorbēts vai atbrīvots, parādību, kas rodas, izmantojot termoķīmiju, analīzei ir liela nozīme.
Ko pēta termoķīmija?
Kā jau iepriekš tika atzīmēts, termoķīmija pēta enerģijas izmaiņas siltuma veidā, kas notiek ķīmiskās reakcijās vai kad notiek procesi, kas saistīti ar fiziskām pārvērtībām.
Šajā ziņā ir jāprecizē daži jēdzieni priekšmetā, lai to labāk izprastu.
Piemēram, termins “sistēma” attiecas uz konkrēto pētāmo Visuma segmentu, ar “Visumu” saprotot sistēmas un tās apkārtnes (viss ārpus tās esošais) apsvērumus.
Tātad sistēmu parasti veido sugas, kas iesaistītas ķīmiskajās vai fizikālajās pārvērtībās, kas notiek reakcijās. Šīs sistēmas var iedalīt trīs veidos: atvērtās, slēgtās un izolētās.
- Atvērta sistēma ir tāda, kas ļauj nodot matēriju un enerģiju (siltumu) ar apkārtni.
- Slēgtā sistēmā notiek enerģijas, nevis matērijas apmaiņa.
- Izolētā sistēmā vielas vai enerģija netiek pārnesta siltuma veidā. Šīs sistēmas sauc arī par “adiabātiskām”.
Likumi
Termoķīmijas likumi ir cieši saistīti ar Laplasa un Lavoisier likumu, kā arī Hess likumu, kas ir pirmā termodinamikas likuma priekšteči.
Franču Antoine Lavoisier (svarīgs ķīmiķis un muižnieks) un Pierre-Simon Laplaps (slavenais matemātiķis, fiziķis un astronoms) izvirzītais princips pārskata, ka “enerģijas izmaiņām, kas izpaužas jebkādās fizikālās vai ķīmiskās pārvērtībās, ir vienāds lielums un nozīme pretēji apgrieztas reakcijas enerģijas izmaiņām ”.
Hesa likums
Tādā pašā veidā Krievijas ķīmiķa, kas sākotnēji tika izveidots no Šveices, Germaina Hesa formulētais likums ir termooķīmijas skaidrojuma stūrakmens.
Šis princips ir balstīts uz viņa enerģijas saglabāšanas likuma interpretāciju, kas attiecas uz faktu, ka enerģiju nevar radīt vai iznīcināt, bet tikai pārveidot.
Hes likumu var ieviest šādā veidā: "kopējā entalpija ķīmiskajā reakcijā ir vienāda, neatkarīgi no tā, vai reakcija tiek veikta vienā solī vai vairāku darbību secībā".
Kopējo entalpiju izsaka kā atņemšanu no produktu entalpijas summas, no kuras atskaitīta reaģentu entalpijas summa.
Ja mainās sistēmas standarta entalpija (standarta apstākļos 25 ° C un 1 atm), to var shematizēt pēc šādas reakcijas:
ΔH reakcija = ΣΔH (produkti) - ΣΔH (reaģenti)
Vēl viens veids, kā izskaidrot šo principu, zinot, ka entalpijas izmaiņas attiecas uz siltuma izmaiņām reakcijās, kad tās notiek pie pastāvīga spiediena, ir teikt, ka sistēmas neto entalpijas izmaiņas nav atkarīgas no izvēlētā ceļa. starp sākotnējo un beigu stāvokli.
Pirmais termodinamikas likums
Šis likums ir tik ļoti saistīts ar termoķīmiju, ka dažreiz tiek sajaukts, kas iedvesmoja otru; Tātad, lai atklātu šo likumu, jāsāk ar to, ka tā pamatā ir arī enerģijas taupīšanas princips.
Tātad termodinamika ne tikai ņem vērā siltumu kā enerģijas pārneses veidu (piemēram, termoķīmiju), bet ietver arī citus enerģijas veidus, piemēram, iekšējo enerģiju (U).
Tātad sistēmas iekšējās enerģijas (ΔU) variācijas dod atšķirība starp tās sākotnējo un beigu stāvokli (kā redzams Hesa likumos).
Ņemot vērā to, ka iekšējo enerģiju veido tās pašas sistēmas kinētiskā enerģija (daļiņu kustība) un potenciālā enerģija (mijiedarbība starp daļiņām), var secināt, ka ir arī citi faktori, kas veicina katras valsts stāvokļa un īpašību izpēti. sistēma.
Lietojumprogrammas
Termoķīmijai ir vairāki pielietojumi, daži no tiem tiks minēti turpmāk:
- Enerģijas izmaiņu noteikšana dažās reakcijās, izmantojot kalorimetriju (siltuma izmaiņu mērīšana dažās izolētās sistēmās).
- Entalpijas izmaiņu atskaitīšana sistēmā, pat ja tās nevar uzzināt ar tiešu mērīšanu.
- Eksperimentāli iegūtās siltuma pārneses analīze, kad ar pārejas metāliem veidojas metālorganiskie savienojumi.
- Enerģētisko pārvērtību (siltuma formā) izpēte poliamīnu savienojumos ar metāliem.
- ar metāliem saistīto β-diketonu un β-diketonātu metāla un skābekļa saites entalpiju noteikšana.
Tāpat kā iepriekšējos pieteikumos, termoķīmiju var izmantot, lai noteiktu lielu skaitu parametru, kas saistīti ar cita veida enerģiju vai stāvokļa funkcijām, kas ir tie, kas nosaka sistēmas stāvokli noteiktā laikā.
Termoķīmiju izmanto arī daudzu savienojumu īpašību izpētē, piemēram, titrēšanas kalorimetrijā.
Atsauces
- Wikipedia. (sf). Termoķīmija. Atgūts no vietnes en.wikipedia.org
- Čans, R. (2007). Ķīmija, devītais izdevums. Meksika: Makgreivs.
- LibreTexts. (sf). Termoķīmija - pārskats. Saturs iegūts no chem.libretexts.org
- Tyagi, P. (2006). Termoķīmija. Atkopts no books.google.co.ve
- Ribeiro, MA (2012). Termoķīmija un tās pielietojums ķīmiskajās un bioķīmiskajās sistēmās. Iegūts no books.google.co.ve
- Singh, NB, Das, SS un Singh, AK (2009). Fizikālā ķīmija, 2. sējums. Atgūts no books.google.co.ve