Parlem de què és la calor de formació, i també definim aquelles condicions que s'anomenen estàndard. Per entendre aquesta qüestió, descobrirem les diferències entre substàncies simples i complexes. Per consolidar el concepte de "calor de formació", considereu equacions químiques específiques.
Entalpia estàndard de formació de substàncies
En la reacció d'interacció del carboni amb l'hidrogen gasós, s'alliberen 76 kJ d'energia. En aquest cas, aquesta xifra és l'efecte tèrmic d'una reacció química. Però aquesta també és la calor de formació d'una molècula de metà a partir de substàncies simples. "Per què?" - demanes. Això es deu al fet que els components inicials eren carboni i hidrogen. 76 kJ/mol serà l'energia que els químics anomenen "calor de formació".
Taules de dades
En termoquímica, hi ha nombroses taules que indiquen les calors de formació de diversos productes químics a partir de substàncies simples. Per exemple, la calor de formació d'una substància la fórmula de la qual és CO2, en estat gasósté un índex de 393,5 kJ/mol.
Valor pràctic
Per què necessitem aquests valors? La calor de formació és un valor que s'utilitza per calcular l'efecte de calor de qualsevol procés químic. Per fer aquests càlculs, caldrà l'aplicació de la llei de la termoquímica.
Termoquímica
És la llei bàsica que explica els processos energètics observats en el procés d'una reacció química. Durant la interacció, s'observen transformacions qualitatives en el sistema de reacció. Algunes substàncies desapareixen, en canvi apareixen nous components. Aquest procés va acompanyat d'un canvi en el sistema energètic intern, que es manifesta en forma de treball o calor. El treball associat a l'expansió té un indicador mínim de transformacions químiques. La calor alliberada en la transformació d'un component en una altra substància pot ser gran.
Si tenim en compte una varietat de transformacions, per a gairebé totes hi ha una absorció o alliberament d'una certa quantitat de calor. Per explicar els fenòmens que ocorren, es va crear una secció especial: la termoquímica.
Llei de Hess
Gràcies a la primera llei de la termodinàmica, es va poder calcular l'efecte tèrmic en funció de les condicions d'una reacció química. Els càlculs es basen en la llei bàsica de la termoquímica, és a dir, la llei de Hess. Donem la seva formulació: l'efecte tèrmic d'una transformació químicaassociada amb la naturalesa, l'estat inicial i final de la matèria, no està associada amb la manera com es duu a terme la interacció.
Què es desprèn d'aquesta redacció? En el cas d'obtenir un determinat producte, no cal utilitzar només una opció d'interacció, és possible dur a terme la reacció de diverses maneres. En qualsevol cas, independentment de com obtingui la substància desitjada, l'efecte tèrmic del procés serà el mateix valor. Per determinar-ho, cal resumir els efectes tèrmics de totes les transformacions intermèdies. Gràcies a la llei de Hess, es va poder realitzar càlculs d'indicadors numèrics d'efectes tèrmics, que és impossible de dur a terme en un calorímetre. Per exemple, quantitativament, la calor de formació de la substància de monòxid de carboni es calcula segons la llei de Hess, però no podreu determinar-la mitjançant experiments ordinaris. Per això són tan importants les taules termoquímiques especials, en les quals s'introdueixen valors numèrics per a diverses substàncies, determinats en condicions estàndard
Punts importants en els càlculs
Atès que la calor de formació és l'efecte tèrmic de la reacció, l'estat d'agregació de la substància en qüestió és d'especial importància. Per exemple, quan es fan mesures, s'acostuma a considerar el grafit, en lloc del diamant, com l'estat estàndard del carboni. També es té en compte la pressió i la temperatura, és a dir, les condicions en què es trobaven inicialment els components que reaccionen. Aquestes magnituds físiques poden tenir un efecte significatiu en la interacció, augmentar o disminuir el valor energètic. Per als càlculs bàsics,termoquímica, s'acostuma a utilitzar indicadors específics de pressió i temperatura.
Condicions estàndard
Com que la calor de formació d'una substància és la determinació de la magnitud de l'efecte energètic en condicions estàndard, les distingirem per separat. La temperatura per als càlculs es tria 298 K (25 graus Celsius), pressió - 1 atmosfera. A més, un punt important que val la pena parar atenció és el fet que la calor de formació de qualsevol substància simple és zero. Això és lògic, perquè les substàncies simples no es formen, és a dir, no hi ha despesa d'energia per a la seva formació.
Elements de termoquímica
Aquest apartat de la química moderna té una importància especial, perquè és aquí on es fan càlculs importants, s'obtenen resultats concrets que s'utilitzen en enginyeria tèrmica. En termoquímica, hi ha molts conceptes i termes que són importants per operar per tal d'obtenir els resultats desitjats. L'entalpia (ΔH) indica que la interacció química va tenir lloc en un sistema tancat, no hi va haver cap influència en la reacció d' altres reactius, la pressió era constant. Aquest aclariment ens permet parlar de la precisió dels càlculs realitzats.
Depenent del tipus de reacció que es consideri, la magnitud i el signe de l'efecte tèrmic resultant poden diferir significativament. Per tant, per a totes les transformacions que impliquen la descomposició d'una substància complexa en diversos components més simples, s'assumeix l'absorció de calor. Les reaccions de combinar moltes substàncies de partida en un producte més complex s'acompanyenalliberant una quantitat important d'energia.
Conclusió
Quan es resol qualsevol problema termoquímic, s'utilitza el mateix algorisme d'accions. En primer lloc, segons la taula, per a cada component inicial, així com per als productes de reacció, es determina el valor de la calor de formació, sense oblidar l'estat d'agregació. A més, armats amb la llei de Hess, componen una equació per determinar el valor desitjat.
S'ha de prestar especial atenció a tenir en compte els coeficients estereoquímics que existeixen davant de les substàncies inicials o finals d'una equació concreta. Si hi ha substàncies simples a la reacció, aleshores les seves calors de formació estàndard són iguals a zero, és a dir, aquests components no afecten el resultat obtingut en els càlculs. Intentem utilitzar la informació rebuda en una reacció concreta. Si prenem com a exemple el procés de formació de metall pur a partir d'òxid de ferro (Fe3+) per interacció amb grafit, aleshores al llibre de referència podeu trobar els valors de la calor estàndard de formació. Per a l'òxid de ferro (Fe3+) serà –822,1 kJ/mol, per al grafit (una substància simple) és igual a zero. Com a resultat de la reacció, es forma monòxid de carboni (CO), per al qual aquest indicador té un valor de 110,5 kJ / mol, i per al ferro alliberat, la calor de formació correspon a zero. El registre de la calor estàndard de formació d'una interacció química determinada es caracteritza de la següent manera:
ΔHo298=3× (–110,5) – (–822,1)=–331,5 + 822,1=490,6 kJ.
AnàlisiEl resultat numèric obtingut segons la llei de Hess, podem fer una conclusió lògica que aquest procés és una transformació endotèrmica, és a dir, implica la despesa d'energia per a la reacció de reducció del ferro a partir del seu òxid trivalent.
