Entalpia - co to jest?
Jaka jest entalpia tworzenia się substancji? Jak wykorzystać tę wartość w termochemii? Aby znaleźć odpowiedzi na te pytania, należy rozważyć podstawowe pojęcia związane z efektem termicznym interakcji chemicznych.
Efekt termiczny reakcji
Jest to ilość, która charakteryzuje ilość ciepła uwolniony lub wchłonięty podczas interakcji substancji.
Jeśli proces przeprowadza się w standardowych warunkach, efekt cieplny nazywany jest standardowym efektem reakcji. Jest to standardowa entalpia tworzenia produktów reakcji.
Pojemność cieplna procesu
Jest to wielkość fizyczna, która określa stosunek niewielkiej ilości ciepła do zmiany temperatury. J / K służy jako jednostka miary pojemności cieplnej.
Ciepło właściwe nazwać ilość energii cieplnej niezbędną do podwyższenia temperatury o stopień w skali Celsjusza dla ciała o masie jednego kilograma.
Efekt termochemiczny
Dla prawie każdego reakcja chemiczna Możesz obliczyć ilość energii, która jest pochłaniana lub uwalniana podczas interakcji składników chemicznych.
Takie przemiany nazywane są egzotermicznymi, w wyniku których pewna ilość ciepła jest uwalniana do atmosfery. Na przykład procesy łączenia charakteryzują się pozytywnym efektem.
Entalpia reakcji obliczana jest z uwzględnieniem składu substancji, a także współczynników stereochemicznych. Endotermiczne interakcje obejmują absorpcję pewnej ilości ciepła w celu rozpoczęcia reakcji chemicznej.
Standardowa entalpia jest wartością stosowaną w termochemii.
Spontaniczny proces
W układ termodynamiczny proces spontanicznie przebiega, gdy zmniejsza się energia swobodna wchodzącego w interakcje systemu. Warunkiem osiągnięcia równowagi termodynamicznej jest uwzględnienie minimalnej wartości potencjału termodynamicznego.
Tylko jeśli stałe warunki zewnętrzne zostaną zachowane w czasie, możemy mówić o niezmienności interakcji.
Jedna z sekcji termodynamiki bada dokładnie stany równowagi, w których entalpia jest wartością obliczoną dla każdego pojedynczego procesu.
Procesy chemiczne są odwracalne w tych przypadkach, w których występują jednocześnie w dwóch wzajemnie odwrotnych kierunkach: wstecz i do przodu. Jeżeli w układzie zamkniętym obserwuje się proces odwrotny, to w pewnym okresie czasu system osiągnie stan równowagi. Charakteryzuje się on zaprzestaniem zmian stężenia wszystkich substancji w czasie. Taki stan nie oznacza całkowitego zaprzestania reakcji pomiędzy materiałami wyjściowymi, ponieważ równowaga jest procesem dynamicznym.
Entalpia jest fizyczną wielkością, którą można obliczyć dla różnych chemikaliów. Charakterystyką ilościową procesu równowagi jest stała równowagi wyrażona w postaci ciśnień cząstkowych, stężeń równowagowych i frakcji molowych substancji wzajemnie oddziałujących.
Dla dowolnego procesu odwracalnego można obliczyć stałą równowagi. Zależy od temperatury, a także od charakteru wchodzących w interakcje komponentów.
Rozważmy przykład pojawienia się stanu równowagi w systemie. W początkowym okresie czasu w systemie występują tylko substancje początkowe A i B. Szybkość reakcji bezpośredniej ma wartość maksymalną, a proces odwrotny nie przebiega. Ponieważ stężenie początkowych składników maleje, obserwuje się wzrost szybkości odwrotnego procesu.
Biorąc pod uwagę, że entalpia jest wielkością fizyczną, którą można obliczyć dla reagentów, a także dla produktów procesu, można wyciągnąć pewne wnioski.
Po pewnym czasie szybkość procesu bezpośredniego jest równa prędkości odwrotnej interakcji. Stała równowagi jest to stosunek stałych szybkości procesu bezpośredniego i odwrotnego. Fizyczne znaczenie tej ilości pokazuje, ile razy prędkość bezpośredniego procesu przekracza wartość odwrotnej interakcji przy określonym stężeniu i temperaturze.
Wpływ czynników zewnętrznych na kinetykę procesu
Ponieważ entalpia jest wartością używaną do obliczeń termodynamicznych, istnieje zależność między nią a warunkami procesu. Na przykład oddziaływanie termodynamiczne zależy od stężenia, ciśnienia i temperatury. Kiedy jedna z tych wartości się zmieni, nastąpi przesunięcie równowagi.
Entalpia jest potencjałem termodynamicznym, który charakteryzuje stan układu w równowadze, gdy jest wybrany w postaci zmiennych niezależnych entropii, ciśnienia, liczby cząstek.
Entalpia charakteryzuje poziom energii przechowywanej w jej strukturze molekularnej. Dlatego też, jeśli substancja ma energię, nie jest ona w pełni przekształcana w ciepło. Część jest przechowywana bezpośrednio w substancji, jest niezbędna do funkcjonowania substancji przy określonym ciśnieniu i temperaturze.
Wniosek
Zmiana entalpii jest miarą ciepła reakcji chemicznej. Charakteryzuje ilość energii niezbędną do wymiany ciepła przy stałym ciśnieniu. Wartość ta jest używana w tych sytuacjach, gdy wartości stałe w procesie to ciśnienie i temperatura.
Entalpia jest często określana jako całkowita energia substancji, ponieważ jest ona zdefiniowana jako suma energia wewnętrzna i pracę, którą wykonuje system.
W rzeczywistości ta ilość działa jako całkowita ilość energii, która charakteryzuje wskaźniki energii substancji, która zamienia się w ciepło.
Termin ten został zaproponowany przez H. Kamerlingha Onnesa. Podczas wykonywania obliczeń termodynamicznych w chemii nieorganicznej należy wziąć pod uwagę ilość substancji. Obliczenia przeprowadza się w temperaturze odpowiadającej 298 K, ciśnieniu 101 kPa.
Prawo Hessa, które jest głównym parametrem dla nowoczesnej termochemii, pozwala nam określić możliwość spontanicznego przebiegu procesu chemicznego, aby obliczyć jego efekt cieplny.