Termokjemi: Hvilke studier, lover og applikasjoner
Termokjemi er ansvarlig for undersøkelsen av de kaloriforandringer som utføres i reaksjonene mellom to eller flere arter. Det regnes som en viktig del av termodynamikken, som studerer omformingen av varme og andre typer energi for å forstå hvilken retning prosesser utvikler og hvordan deres energi varierer.
Det er også viktig å forstå at varme innebærer overføring av termisk energi som oppstår mellom to organer, når de er i forskjellige temperaturer; mens den termiske energien er den som er knyttet til tilfeldig bevegelse som atomer og molekyler har.
Derfor, som i nesten alle kjemiske reaksjoner, absorberes energi eller frigjøres ved hjelp av varme, og analysen av fenomenene som oppstår gjennom termokjemi er meget viktig.
Hva studerer termokjemi?
Som tidligere nevnt, studerer termokjemi energiforandringer i form av varme som oppstår i kjemiske reaksjoner eller når prosesser som involverer fysiske transformasjoner oppstår.
I denne forstand er det nødvendig å klargjøre visse begreper innenfor emnet for å få bedre forståelse av det.
For eksempel refererer begrepet "system" til det spesifikke segmentet av universet som studeres, noe som betyr "universet" hensynet til systemet og dets omgivelser (alt utenfor det).
Så består et system vanligvis av artene som er involvert i kjemiske eller fysiske transformasjoner som oppstår i reaksjonene. Disse systemene kan klassifiseres i tre typer: åpen, lukket og isolert.
- Et åpent system er en som tillater overføring av materie og energi (varme) med omgivelsene.
- I et lukket system er det utveksling av energi, men ikke av materie.
- I et isolert system er det ingen overføring av materia eller energi i form av varme. Disse systemene er også kjent som "adiabatics".
lover
Loven om termokjemi er nært knyttet til Laplace og Lavoisiers lov, samt til Hess lov, som er forløperne til den første loven om termodynamikk.
Prinsippet uttalt av den franske Antoine Lavoisier (viktig kjemiker og adelsmann) og Pierre-Simon Laplace (berømt matematiker, fysiker og astronom) bemerker at «endringen i energi som manifesteres i enhver fysisk eller kjemisk transformasjon, har samme styrke og betydning i motsetning til endringen i energien til den omvendte reaksjonen ".
Hess lov
I samme rekkefølge av ideer er loven formulert av den russiske kjemikeren med opprinnelse i Sveits, Germain Hess, en hjørnestein for forklaringen av termokjemi.
Dette prinsippet er basert på sin tolkning av energibesparelsesloven, som refererer til det faktum at energi ikke kan opprettes eller ødelegges, bare forvandles.
Hess lov kan bli vedtatt på denne måten: "Den totale entalpien i en kjemisk reaksjon er den samme, om reaksjonen utføres i ett enkelt trinn eller i en rekkefølge av flere trinn."
Total enthalpien er gitt som subtraksjonen mellom summen av enthalpien av produktene minus summen av enthalpien av reaktantene.
I tilfelle endringen i standard enthalpi av et system (under standardbetingelser på 25 ° C og 1 atm), kan det skjematiseres i henhold til følgende reaksjon:
ΔH reaksjon = ΣΔH (produkter) - ΣΔH (reaktanter)
En annen måte å forklare dette prinsippet ved å vite at endringen av entalpi refererer til varmeendringen i reaksjonene når de blir gitt ved et konstant trykk, sier at endringen i nettets entalpy av et system ikke er avhengig av banen fulgt mellom den opprinnelige og den endelige tilstanden.
Første lov av termodynamikk
Denne loven er så iboende knyttet til termokjemi at det noen ganger forveksles, som var den som inspirerte den andre; Så for å kaste lys på denne loven må vi først si at den også har sine røtter i prinsippet om bevaring av energi.
Så termodynamikk tar ikke bare varme i form av energioverføring (som termokjemi), men det innebærer også andre former for energi, som den interne energien ( U ).
Så variasjonen i den indre energien til et system (ΔU) er gitt av forskjellen mellom dens opprinnelige og endelige tilstand (som vist i Hess lov).
Med tanke på at den indre energien er sammensatt av den kinetiske energien (partikkelens bevegelse) og potensiell energi (samspill mellom partiklene) i det samme systemet, kan det utledes at det er andre faktorer som bidrar til studiet av tilstanden og egenskapene til hver system.
søknader
Termokjemi har flere applikasjoner, noen av disse vil bli nevnt nedenfor:
- Bestemmelse av energiforandringer i visse reaksjoner ved bruk av kalorimetri (måling av varmeendringer i enkelte isolerte systemer).
- Fradrag av entalpiendringer i et system, selv om disse ikke kan kjennes ved direkte måling.
- Analyse av varmeoverføringer produsert eksperimentelt når organometalliske forbindelser dannes med overgangsmetaller.
- Studie av energitransformasjoner (i form av varme) gitt i koordineringsforbindelser av polyaminer med metaller.
- Bestemmelse av entalpier av metall-oksygenbindingen av β-diketoner og β-diketonater bundet til metaller.
Som i tidligere applikasjoner kan termokjemi brukes til å bestemme et stort antall parametere assosiert med andre typer energi- eller tilstandsfunksjoner, som er hva som definerer tilstanden til et system på et gitt tidspunkt.
Termokjemi brukes også i studien av mange egenskaper av forbindelser, som for eksempel i titreringskalorimetri.
