Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Чтобы узнать о других значениях, см. Химическая термодинамика .

Термохимия - это изучение тепловой энергии, связанной с химическими реакциями и / или физическими превращениями. Реакция может высвобождать или поглощать энергию, и фазовый переход может происходить так же, например, при плавлении и кипении . Термохимия фокусируется на этих энергетических изменений, в частности , на системе «s обмена энергией с ее окружением . Термохимия полезна для прогнозирования количества реагентов и продуктов в ходе данной реакции. В сочетании с определениями энтропии он также используется для прогнозирования того, является ли реакция спонтанной или несамопроизвольной, благоприятной или неблагоприятной.

Эндотермические реакции поглощают тепло, а экзотермические реакции выделяют тепло. Термохимия объединяет концепции термодинамики с концепцией энергии в форме химических связей. Предмет обычно включает в себя расчеты таких величин, как теплоемкость , теплота сгорания , теплота образования , энтальпия , энтропия , свободная энергия и калории .

Первый в мире ледяной калориметр , использованный зимой 1782–83 годов Антуаном Лавуазье и Пьером-Симоном Лапласом для определения тепла, выделяющегося при различных химических изменениях ; расчеты, основанные на предыдущем открытии скрытой теплоты Джозефом Блэком . Эти эксперименты составляют основу термохимии .

История [ править ]

Термохимия опирается на два обобщения. Выражаясь современным языком, они заключаются в следующем: [1]

  1. Закон Лавуазье и Лапласа (1780 г.): изменение энергии, сопровождающее любое преобразование, равно и противоположно изменению энергии, сопровождающему обратный процесс. [2]
  2. Закон Гесса (1840 г.): изменение энергии, сопровождающее любое преобразование, одинаково независимо от того, происходит ли процесс за один шаг или за несколько.

Эти утверждения предшествовали первому закону термодинамики (1845 г.) и помогли в его формулировке.

Лавуазье, Лаплас и Гесс также исследовали удельную теплоемкость и скрытую теплоту , хотя именно Джозеф Блэк внес наиболее важный вклад в развитие скрытых изменений энергии.

Густав Кирхгоф показал в 1858 году, что изменение теплоты реакции определяется разницей теплоемкости между продуктами и реагентами: dΔH / dT = ΔC p . Интегрирование этого уравнения позволяет оценить теплоту реакции при одной температуре на основе измерений при другой температуре. [3] [4]

Калориметрия [ править ]

Измерение тепловых изменений выполняется с помощью калориметрии , обычно в закрытой камере, внутри которой происходит изменение, которое необходимо исследовать. Температура камеры контролируется либо с помощью термометра, либо термопары , и температура строится в зависимости от времени, чтобы получить график, по которому можно вычислить основные величины. Современные калориметры часто снабжены автоматическими устройствами для быстрого считывания информации, одним из примеров которых является дифференциальный сканирующий калориметр (ДСК).

Системы [ править ]

Некоторые термодинамические определения очень полезны в термохимии. Система - это особая часть вселенной, которая изучается. Все, что находится вне системы, считается окружением или средой. Система может быть:

  • (полностью) изолированная система, которая не может обмениваться ни энергией, ни материей с окружающей средой, например калориметр с изолированной бомбой
  • термически изолированные системы , которые могут обмениваться механической работой , но не теплы и независимо от того, например, изолированного закрытого поршня или воздушным шара
  • механически изолирован система , которая может обмениваться теплом , но не механическую работу или вещества, такие как ООН изолированный калориметрической бомбе
  • закрытая система , которая может обмениваться энергией , но не имеет значения, такие как ип изолированный замкнутый поршень или шар
  • открытая система , которая может обмениваться как материи и энергии с окружающей средой, например, горшок с кипящей водой

Процессы [ править ]

Система подвергается процессу, когда изменяется одно или несколько ее свойств. Процесс связан с изменением состояния. Изотермический (такая же температура) процесс происходит , когда температура системы остается постоянной. Изобарно процесс (тот же давление) возникает , когда давление системы остается постоянным. Процесс является адиабатическим, когда теплообмен не происходит.

См. Также [ править ]

  • Дифференциальная сканирующая калориметрия
  • Важные публикации по термохимии
  • Изодесмическая реакция
  • Принцип максимальной работы
  • Реакционный калориметр
  • Принцип Томсена-Бертело
  • Юлиус Томсен
  • Термодинамические базы данных для чистых веществ
  • Калориметрия
  • Фотоэлектронная спектроскопия фотоионных совпадений
  • Термодинамика
  • Криохимия
  • Химическая кинетика

Ссылки [ править ]

  1. ^ Перро, Пьер (1998). От А до Я термодинамики . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-856552-6.
  2. ^ См. Страницу 290 Очерков теоретической химии Фредерика Хаттона Гетмана (1918)
  3. ^ Laidler KJ и Meiser JH, "Физическая химия" (Benjamin / Cummings 1982), с.62
  4. ↑ Аткинс П. и де Паула Дж., "Физическая химия Аткинса" (8-е изд., WH Freeman 2006), стр. 56

Внешние ссылки [ править ]

  • «Термохимия»  . Британская энциклопедия . 26 (11-е изд.). 1911. С. 804–808.