Jaki jest efekt termiczny reakcji

Chociaż znajomość terminu "efekt cieplnyreakcja chemiczna "w większości występuje na lekcjach chemii, niemniej jednak jest stosowana szerzej. Trudno wyobrazić sobie dowolny obszar działalności, w którym to zjawisko nie byłoby zastosowane.

Podajemy przykład tylko niektórych z nich, gdzienależy wiedzieć, jaki jest efekt termiczny reakcji. Obecnie branża motoryzacyjna rozwija się w fantastycznym tempie: liczba samochodów rocznie wzrasta kilkakrotnie. Jednocześnie głównym źródłem energii dla nich jest benzyna (alternatywne projekty do tej pory znajdują swoje zastosowanie tylko w pojedynczych prototypach). Aby skorygować siłę zapłonu paliwa, stosuje się specjalne dodatki, które zmniejszają intensywność detonacji. Żywym przykładem jest monometylanilina. Po otrzymaniu obliczany jest efekt cieplny reakcji, który w tym przypadku wynosi -11-19 kJ / mol.

Kolejną dziedziną zastosowania jest żywnośćprzemysł. Bez wątpienia każda osoba zwróciła uwagę na wskazanie kaloryczności danego produktu. W tym przypadku wartość kaloryczna i efekt cieplny reakcji są bezpośrednio związane, ponieważ ciepło jest uwalniane, gdy żywność jest utleniana. Poprawiając dietę w oparciu o te dane, można osiągnąć znaczną redukcję masy ciała. Pomimo faktu, że efekt cieplny reakcji mierzony jest w dżulach, istnieje bezpośredni związek między nimi a kaloriami: 4 J = 1 kcal. W przypadku produktów spożywczych zwykle podaje się szacunkową ilość (masę).

Przejdźmy teraz do teorii i dajmydefinicja. Tak więc efekt cieplny wskazuje ilość ciepła uwalnianego lub absorbowanego przez system, gdy zachodzą w nim procesy chemiczne. Należy pamiętać, że oprócz ciepła może być generowane promieniowanie. Efekt termiczny reakcji chemicznej jest liczbowo równy różnicy między poziomami energetycznymi układu: początkową i resztkową. Jeżeli w procesie reakcji ciepło jest absorbowane z otaczającej przestrzeni, to mówi się o procesie endotermicznym. Odpowiednio, uwalnianie energii cieplnej jest charakterystyczne dla procesu egzotermicznego. Są one dość łatwe do rozróżnienia: jeśli wartość energii całkowitej uwolnionej w wyniku reakcji jest większa niż energia na nią zużytej (na przykład energia cieplna paliwa do spalania), to jest to egzoterma. Jednak w przypadku rozkładu wody i węgla w wodór i tlenek węgla konieczne jest poświęcenie dodatkowej energii na ogrzewanie, aby miało miejsce jego absorpcja (endotermia).

Efekt termiczny reakcji można obliczyć za pomocąznane formuły. W obliczeniach efekt cieplny oznaczono literą Q (lub DH). Różnica w rodzaju procesu (endo lub exo), zatem Q = - DH. Równania termochemiczne zakładają wskazanie efektu cieplnego i odczynników (poprawne i odwrotne obliczenia). Osobliwością takich równań jest możliwość przeniesienia wielkości efektów termicznych i samych substancji na różne części. Możliwe jest odejmowanie od samego początku lub dodawanie samych wzorów, ale biorąc pod uwagę stan skupienia substancji.

Podajmy przykład reakcji spalania metanu, węgla, wodoru:

1) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 890 kJ

2) C + O2 = C02 + 394 kJ

3) 2H2 + O2 = 2H2O + 572 kJ

Teraz odejmujemy 2 i 3 od 1 (prawa strony od prawej, lewa-od lewej).

W rezultacie otrzymujemy:

CH 4 - C - 2 H4 = 890 - 394 - 572 = - 76 kJ.

Jeśli wszystkie części są pomnożone przez - 1 (usuń wartość ujemną), otrzymamy:

C + 2H2 = CH4 + 76 kJ / mol.

Jak możesz zinterpretować wynik? Efekt termiczny, który występuje, gdy metan powstaje z wodoru i węgla, wynosi 76 J na każdy mol produkowanego gazu. Z formuł wynika również, że energia cieplna zostanie uwolniona, to jest proces egzotermiczny. Takie obliczenia pozwalają uniknąć konieczności bezpośrednich eksperymentów laboratoryjnych, które często wiążą się z trudnościami.