Термохимия - Thermochemistry

Для использования в других целях см. Химическая термодинамика.

Термохимия изучение тепловой энергии, связанной с химические реакции и / или физические преобразования. Реакция может высвобождать или поглощать энергию, и изменение фазы может делать то же самое, например, в таяние и кипячение. Термохимия фокусируется на этих изменениях энергии, особенно на система энергообмен с его окружение. Термохимия полезна для прогнозирования количества реагентов и продуктов на протяжении данной реакции. В комбинации с энтропия определений, он также используется, чтобы предсказать, будет ли реакция спонтанной или несамопроизвольной, благоприятной или неблагоприятной.

Эндотермические реакции поглощают тепло, пока экзотермические реакции выпустить тепло. Термохимия объединяет концепции термодинамики с концепцией энергии в форме химических связей. В тему обычно входят расчеты таких величин, как теплоемкость, теплота сгорания, теплота образования, энтальпия, энтропия, свободная энергия, и калории.

Первый в мире ледяной калориметр, использовавшийся зимой 1782–83 гг. Антуан Лавуазье и Пьер-Симон Лаплас, чтобы определить высокая температура развивались в различных химические изменения; расчеты, основанные на Джозеф Блэк предыдущее открытие скрытая теплота. Эти эксперименты составляют основу термохимия.

История

Термохимия опирается на два обобщения. С современной точки зрения, они следующие:[1]

  1. Лавуазье и Лапласа закон (1780): Изменение энергии, сопровождающее любое преобразование, равно и противоположно изменению энергии, сопровождающему обратный процесс.[2]
  2. Закон Гесса (1840): Изменение энергии, сопровождающее любую трансформацию, одинаково независимо от того, происходит ли процесс в один или несколько шагов.

Эти заявления предшествовали первый закон термодинамики (1845) и помог в его формулировке.

Лавуазье, Лаплас и Hess также исследовал удельная теплоемкость и скрытая теплота, хотя это было Джозеф Блэк кто внес наиболее важный вклад в развитие скрытых энергетических изменений.

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

Калориметрия

Измерение тепловых изменений выполняется с помощью калориметрия, обычно это закрытая камера, в которой происходит исследуемое изменение. Температура камеры контролируется либо с помощью термометр или же термопара, и график зависимости температуры от времени, чтобы получить график, по которому можно вычислить основные величины. Современные калориметры часто снабжены автоматическими устройствами для быстрого считывания информации, одним из примеров является дифференциальный сканирующий калориметр (DSC).

Системы

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:

Процессы

Система подвергается процессу, когда изменяется одно или несколько ее свойств. Процесс связан с изменением состояния. An изотермический (одинаковой температуры) процесс происходит, когда температура системы остается постоянной. An изобарический Процесс (одинакового давления) происходит, когда давление в системе остается постоянным. Процесс адиабатический когда не происходит теплообмена.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Перро, Пьер (1998). От А до Я термодинамики. Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-856552-6.
  2. ^ См. Страницу 290 из Очерки теоретической химии Фредерик Хаттон Гетман (1918)
  3. ^ Лайдлер К.Дж. и Мейзер Дж. Х., "Физическая химия" (Бенджамин / Каммингс, 1982), стр.62.
  4. ^ Аткинс П. и де Паула Дж., "Физическая химия Аткинса" (8-е изд., W.H. Freeman 2006), стр. 56

внешняя ссылка