Самооцінка, запитання про вибірковість, анімація, повне вивчення предметів 1-го, 3-го, 4-го курсів ESO та 1-го та 2-го бакалавратів з біології геології. Повні предмети 1-го, 2-го, 3-го та 4-го курсів ESO з фізики та хімії та 2-го бакалаврату з хімії. Підсилювальні теми з математики та іспанської мови
27 лютого 2016 р
ХІМІЯ 2-а. ТЕРМОХІМІЯ
2. ПРЕЗЕНТАЦІЇ 
Термохімія 1
Термохімія 2
Термохімія 3
Термохімія 4
Термохімія 5
Термохімія 6
3. ВСТУП
У будь-якій хімічній реакції завжди відбувається поглинання або виділення енергії. Однак це не зовсім правильно, оскільки енергія ні створюється, ні руйнується, вона лише трансформується, тому в хімічній реакції відбувається перетворення хімічної енергії (пов'язане з утворенням і розривом хімічних зв'язків) в інші типи енергії та навпаки.
Існує також взаємозв'язок між вкладом або виділенням енергії в хімічній реакції та тенденцією до її спонтанного виникнення, що ми також вивчатимемо у цій темі.
Термохімія - це частина хімії, яка відповідає за вивчення енергетичного обміну хімічної системи ззовні.
Існують хімічні системи, які еволюціонують від реагентів до продуктів, що виділяють енергію. Вони є екзотермічними реакціями.
Інші хімічні системи еволюціонують від реагентів до продуктів, що потребують енергії. Вони є ендотермічними реакціями.
3.1. Змінні стану
Вони є величинами, які можуть змінюватися протягом процесу (наприклад, в процесі хімічної реакції)
Приклади:
· Тиск.
Температура.
· Гучність.
· Концентрація.
3.2. Державні функції
Вони є змінними стану, які мають унікальне значення для кожного стану системи.
Його варіація залежить лише від початкового та кінцевого стану, а не від шляху, що розвивається.
Вони є функціями стану: Тиск, температура, внутрішня енергія, ентальпія.
Вони НЕ: тепло, робота.
4. ТЕРМОДИНАМІЧНА НОМЕНКЛАТУРА
4.1. Типи систем
Термодинаміка - це частина фізики, яка вивчає взаємозв’язок тепла і роботи. Зазнана наука під термодинамічною системою розуміє, що частина Всесвіту відокремлюється від реальних або уявних поверхонь. Існує кілька типів систем:
- Ізольовані: Вони не обмінюються речовиною та енергією.
- Закрито: Вони обмінюються енергією, але не мають значення.
- Відкрито: Вони обмінюються речовиною та енергією з оточенням.
Усі енергії системи (механічні, калорійні, електричні тощо) можуть перетворюватися одна в одну. Найбільше нас цікавлять механічні та калорійні. Робота і тепло можуть перетворювати одне одного, це одне і те ж: енергія. Оскільки системи можуть приймати або передавати як енергію, так і роботу, необхідно встановити термодинамічний критерій знаків, який є тим, що представлений на малюнку праворуч.
Робота вимірюється в джоулях, а тепло - в калоріях (кількість тепла, необхідного для підвищення температури 1 г води з 14,5 ° С до 15,5 ° С). Еквівалентність між ними:
Нижче ми збираємося визначити ряд термодинамічних змінних, необхідних для розвитку цієї теми:
4.2. Молярна теплоємність
Теплоємність тіла масою m - це кількість теплоти, необхідна для підвищення температури на один градус Цельсія.
Вони представляють особливий інтерес:
Припустимо, поршень рухається на один ди:
АНІМАЦІЇ
4.4. Спека реакції
У закритій термодинамічній системі, в якій відбувається реакція:
відбувається розрив зв’язків і утворення інших, тому відбуватимуться зміни у внутрішній енергії системи.
Теплота реакції - це кількість теплової енергії, від якої система повинна відмовитись або поглинути, щоб температура залишалася постійною протягом усього процесу хімічної реакції.
Якщо зовнішнє середовище отримує енергію, реакція називається екзотермічною, а якщо система поглинає енергію, вона називається ендотермічною. В екзотермічних реакціях для розриву зв’язків, що виділяються при утворенні нових, потрібно менше тепла, а в ендотермічних реакціях відбувається навпаки, для розриву зв’язків потрібно більше тепла, ніж виділяється при утворенні нових.
Відповідно до термодинамічного критерію ознак, для екзотермічної реакції теплота реакції буде негативною, а для ендотермічної - позитивною.
Якщо реакція відбувається при постійному обсязі: DU = Qv
Реакціями цього типу можуть бути:
Тепер, щоб мати можливість порівняти нагрівання різних реакцій, необхідно знати, в яких умовах вони відбуваються, і агрегатний стан різних компонентів реакції (газу, рідини або твердої речовини). Для цього визначено стандартний стан або стандартні умови, які відповідають найбільш стабільній фізичній формі будь-якого чистого тіла при тиску 1 атм і 25ºC (на відміну від нормальних умов, що мають місце при атмосферному тиску 1 і температурі 0ºC).
Ентальпії, визначені за стандартних умов, називаються стандартними ентальпіями і представлені таким чином: Hº.
ΔH це залежить від кількості речовини, яка утворюється або виробляється. Отже, якщо його скоригувати, поставивши подвійні коефіцієнти, потрібно буде помножитиΔH на 2, оскільки вдвічі більше речовини реагує і логічно вдвічі більше Енергія:
Припустимо, замкнута система переходить із стану 1 в 2 і яка в процесі отримує кількість тепла Q і працює W.
Перший принцип термодинаміки говорить: "Кількість енергії, що обмінюється, залишається незмінною незалежно від проведеного перетворення, дорівнюючи загальній зміні енергії в системі".
де ∆U - це так звана зміна внутрішньої енергії, Q теплота і W робота, що обмінюється системою з навколишнім середовищем. Зауважимо, що негативний знак роботи походить від вищезазначеного термодинамічного критерію ознак.
Внутрішня енергія системи - це сума енергій, якими володіють мікроскопічні частинки, з яких вона складається, тобто всі кінетичні та потенційні енергії, пов'язані з її складовими частинками. Отже, на внутрішню енергію впливають такі енергії, як теплова енергія, хімічна енергія, енергія внутрішніх електронів кожного з атомів та ядерна енергія.
У найпоширеніших фізичних та хімічних процесах ці два останні зазвичай не втручаються, тому, не змінюючи їх, зміна внутрішньої енергії збігатиметься із спільними варіаціями теплової та хімічної енергій.
Абсолютне значення внутрішньої енергії системи не може бути відоме, лише її варіації в даному процесі.
Внутрішня енергія, U, є функцією стану, тобто її величина залежить лише від початкового та кінцевого станів системи, а не від шляху, який проходить від одного до іншого. Навпаки, тепло і робота не є функцією стану, їх числове значення залежить як від початкових і кінцевих умов, так і від проміжних станів, що досягаються для переходу з одного стану в інший.
Ми будемо застосовувати це рівняння до деяких конкретних випадків:
Якщо система виконує циклічні перетворення (тобто система еволюціонує до того самого початкового стану):
Це обмін енергією в закритому контейнері, який не змінюється в об’ємі.
Якщо V = константа, тобто DV = 0 W = 0
Більшість хімічних процесів відбуваються при постійному тиску, як правило, атмосферному.
У цьому випадку, оскільки p = cte, задовольняється, що W = - p · DV (негативний знак обумовлений прийнятим критерієм знаку). Якщо DV> 0, система працює навколишнє середовище і, отже, втрачає енергію.
якщо ми вирішимо для значення Qp:
Енергія, що обмінюється у вигляді теплоти в процесі при постійному тиску, дорівнює зміні ентальпії під час перетворення і залежить лише від кінцевого та початкового стану (це функція стану).
Багато фізичних та хімічних процесів відбуваються за цих умов (при постійному тиску), тому варіація тепла та ентальпії є еквівалентними умовами.
Якщо тиск не залишається постійним, тоді:
У термохімії значення R зазвичай приймається в одиницях міжнародної системи. Ви вже знаєте, що R = 0,082 атм · л · моль-1 · К-1. Визначте значення R в S.I з його одиницями (пам’ятайте, що атм еквівалентний тиску, який чинить 76-сантиметровий стовпчик ртуті щільністю 13546 кг · м - 3).
Приклад 1:
Визначте варіацію внутрішньої енергії для процесу згоряння 1 моля пропану при 25 ° С та 1 атм, якщо коливання ентальпії за цих умов становить -2219,8 кДж.