Gəlin əmələgəlmə istiliyinin nə olduğu haqqında danışaq, həmçinin standart adlanan şərtləri müəyyən edək. Bu məsələni başa düşmək üçün sadə və mürəkkəb maddələr arasındakı fərqləri öyrənəcəyik. "Təşəbbüs istiliyi" anlayışını birləşdirmək üçün xüsusi kimyəvi tənlikləri nəzərdən keçirin.
Maddələrin əmələ gəlməsinin standart entalpiyası
Karbonun qaz halında hidrogenlə qarşılıqlı təsiri reaksiyasında 76 kJ enerji ayrılır. Bu halda bu rəqəm kimyəvi reaksiyanın istilik effektidir. Amma bu həm də sadə maddələrdən metan molekulunun əmələ gəlməsi istiliyidir. "Niyə?" – soruşursan. Bu, ilkin komponentlərin karbon və hidrogen olması ilə əlaqədardır. 76 kJ/mol kimyaçıların "formalaşma istiliyi" adlandırdıqları enerji olacaq.
Data cədvəlləri
Termokimyada sadə maddələrdən müxtəlif kimyəvi maddələrin əmələ gəlməsi istiliklərini göstərən çoxsaylı cədvəllər mövcuddur. Məsələn, düsturu CO2 olan bir maddənin qaz halında əmələ gəlməsi istiliyi393,5 kJ/mol indeksinə malikdir.
Praktik dəyər
Bu dəyərlər bizə nə üçün lazımdır? Yaranma istiliyi hər hansı kimyəvi prosesin istilik effektini hesablayarkən istifadə olunan dəyərdir. Belə hesablamaları aparmaq üçün termokimya qanununun tətbiqi tələb olunacaq.
Termokimya
O, kimyəvi reaksiya prosesində müşahidə olunan enerji proseslərini izah edən əsas qanundur. Qarşılıqlı təsir zamanı reaksiya verən sistemdə keyfiyyət dəyişiklikləri müşahidə olunur. Bəzi maddələr yox olur, yerinə yeni komponentlər yaranır. Belə bir proses daxili enerji sistemində iş və ya istilik şəklində özünü göstərən dəyişiklik ilə müşayiət olunur. Genişlənmə ilə əlaqəli iş kimyəvi çevrilmələr üçün minimum göstəriciyə malikdir. Bir komponentin digər maddəyə çevrilməsi zamanı ayrılan istilik böyük ola bilər.
Müxtəlif çevrilmələri nəzərə alsaq, demək olar ki, hamısı üçün müəyyən miqdarda istiliyin udulması və ya buraxılması var. Baş verən hadisələri izah etmək üçün xüsusi bölmə yaradılmışdır - termokimya.
Hess Qanunu
Termodinamikanın birinci qanunu sayəsində kimyəvi reaksiyanın şərtlərindən asılı olaraq istilik effektini hesablamaq mümkün oldu. Hesablamalar termokimyanın əsas qanununa, yəni Hess qanununa əsaslanır. Onun formulasını veririk: kimyəvi çevrilmənin istilik effektimaddənin təbiəti, ilkin və son vəziyyəti ilə əlaqədardır, o, qarşılıqlı təsirin həyata keçirilməsi yolu ilə əlaqəli deyil.
Bu ifadədən nə gəlir? Müəyyən bir məhsulun əldə edilməsi vəziyyətində, yalnız bir qarşılıqlı əlaqə variantından istifadə etməyə ehtiyac yoxdur, reaksiyanı müxtəlif üsullarla həyata keçirmək mümkündür. Hər halda, istədiyiniz maddəni necə əldə etməyinizdən asılı olmayaraq, prosesin istilik effekti eyni dəyərdə olacaqdır. Onu müəyyən etmək üçün bütün aralıq çevrilmələrin istilik effektlərini ümumiləşdirmək lazımdır. Hess qanunu sayəsində bir kalorimetrdə həyata keçirmək mümkün olmayan istilik effektlərinin ədədi göstəricilərinin hesablamalarını aparmaq mümkün oldu. Məsələn, karbonmonoksit maddəsinin kəmiyyətcə əmələ gəlməsi istiliyi Hess qanunu ilə hesablanır, lakin siz onu adi təcrübələrlə müəyyən edə bilməyəcəksiniz. Buna görə xüsusi termokimyəvi cədvəllər çox vacibdir, burada standart şərtlərdə müəyyən edilmiş müxtəlif maddələr üçün ədədi dəyərlər daxil edilir
Hesablamalarda vacib məqamlar
Təşəbbüs istiliyinin reaksiyanın istilik effekti olduğunu nəzərə alsaq, sözügedən maddənin aqreqasiya vəziyyəti xüsusi əhəmiyyət kəsb edir. Məsələn, ölçmə apararkən, karbonun standart vəziyyəti kimi almazdan çox, qrafiti nəzərə almaq adətdir. Təzyiq və temperatur da nəzərə alınır, yəni reaksiya verən komponentlərin başlanğıcda yerləşdiyi şərait. Bu fiziki kəmiyyətlər qarşılıqlı təsirə əhəmiyyətli təsir göstərə, enerji dəyərini artıra və ya azalda bilər. Əsas hesablamalar üçün,termokimyada xüsusi təzyiq və temperatur göstəricilərindən istifadə etmək adətdir.
Standart Şərtlər
Maddənin əmələ gəlməsi istiliyi standart şəraitdə enerji effektinin miqyasının təyini olduğundan, biz onları ayrıca ayıracağıq. Hesablamalar üçün temperatur 298 K (25 dərəcə Selsi), təzyiq - 1 atmosfer seçilir. Bundan əlavə, diqqət yetirməyə dəyər vacib bir məqam, hər hansı sadə maddələr üçün əmələ gəlmə istiliyinin sıfır olmasıdır. Bu məntiqlidir, çünki sadə maddələr öz-özünə əmələ gəlmir, yəni onların əmələ gəlməsi üçün enerji sərfi yoxdur.
Termokimyanın elementləri
Müasir kimyanın bu bölməsi xüsusi əhəmiyyət kəsb edir, çünki məhz burada mühüm hesablamalar aparılır, istilik energetikasında istifadə olunan konkret nəticələr əldə edilir. Termokimyada istənilən nəticəni əldə etmək üçün işləmək vacib olan bir çox anlayış və terminlər var. Entalpiya (ΔH) kimyəvi qarşılıqlı təsirin qapalı sistemdə baş verdiyini, digər reagentlərin reaksiyasına təsirinin olmadığını, təzyiqin sabit olduğunu göstərir. Bu dəqiqləşdirmə aparılmış hesablamaların düzgünlüyündən danışmağa imkan verir.
Hansı reaksiyanın nəzərə alınmasından asılı olaraq, yaranan istilik effektinin miqyası və işarəsi əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Beləliklə, bir mürəkkəb maddənin bir neçə sadə komponentə parçalanmasını əhatə edən bütün çevrilmələr üçün istilik udma qəbul edilir. Bir çox başlanğıc maddələrin bir, daha mürəkkəb məhsulda birləşmə reaksiyaları ilə müşayiət olunurəhəmiyyətli miqdarda enerji buraxır.
Nəticə
Hər hansı termokimyəvi məsələni həll edərkən eyni hərəkətlər alqoritmindən istifadə edilir. Birincisi, cədvələ uyğun olaraq, hər bir ilkin komponent üçün, eləcə də reaksiya məhsulları üçün birləşmənin vəziyyətini unutmadan formalaşma istiliyinin dəyəri müəyyən edilir. Bundan əlavə, onlar Hess qanunu ilə silahlanaraq istənilən dəyəri müəyyən etmək üçün tənlik yaradırlar.
Müəyyən bir tənlikdə ilkin və ya son maddələrin qarşısında mövcud olan stereokimyəvi əmsalların nəzərə alınmasına xüsusi diqqət yetirilməlidir. Əgər reaksiyada sadə maddələr varsa, onda onların standart əmələ gəlmə istilikləri sıfıra bərabərdir, yəni belə komponentlər hesablamalarda alınan nəticəyə təsir göstərmir. Alınan məlumatı konkret reaksiyada istifadə etməyə çalışaq. Nümunə olaraq qrafitlə qarşılıqlı əlaqədə dəmir oksiddən (Fe3+) təmiz metalın əmələ gəlməsi prosesini götürsək, onda istinad kitabında qiymətləri tapa bilərsiniz standart formalaşma istiliyinin. Dəmir oksidi (Fe3+) üçün –822,1 kJ/mol, qrafit (sadə maddə) üçün isə sıfıra bərabərdir. Reaksiya nəticəsində karbonmonoksit (CO) əmələ gəlir ki, bunun üçün bu göstərici 110,5 kJ / mol dəyərinə malikdir və buraxılan dəmir üçün formalaşma istiliyi sıfıra uyğundur. Verilmiş kimyəvi qarşılıqlı təsirin standart əmələ gəlməsi istiliyinin qeydi aşağıdakı kimi xarakterizə olunur:
ΔHo298=3× (–110.5) – (–822.1)=–331.5 + 822.1=490.6 kJ.
Təhlil edilirHess qanununa əsasən alınan ədədi nəticədən məntiqi nəticə çıxara bilərik ki, bu proses endotermik çevrilmədir, yəni dəmirin üçvalent oksidindən reduksiya reaksiyası üçün enerji sərfini nəzərdə tutur.
