2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Termohemija je grana hemije koja se bavi izmjenom topline koja prati reakcije. Hemijske reakcije mogu biti dvije vrste egzotermne i endotermne.
Egzotermno: Kada se reakcija desi oslobađanjem toplote (od centra ka spolja).
Endothermic: Kada se reakcija desi sa apsorpcijom toplote (spolja ka unutra)
Svaka supstanca ima pohranjenu količinu energije u svojim vezama. Kada je energija sadržana u reaktantima veća od one sadržane u proizvodima, imamo egzotermnu reakciju jer se energija oslobađa. Kada je energija sadržana u reaktantima manja od one sadržane u proizvodima, imamo endotermnu reakciju jer dolazi do apsorpcije energije.
Ta energija sadržana u supstancama naziva se entalpija (H). Promjena entalpije za određenu hemijsku reakciju je data sa
ΔH=HP – HR
gdje
HP je zbir entalpija proizvoda
HR je zbir entalpija reaktanata.
Kada se reakcija izvodi pri konstantnom pritisku, ΔH se naziva toplota reakcije. U termohemiji je uobičajeno da se varijacije energije u reakcijama izražavaju kroz kilokalorije (Kcal). Kilokalorija je hiljadu puta veća od vrijednosti kalorije. kalorijaodgovara količini toplote potrebnoj da se temperatura 1g vode podigne sa 14,5ºC na 15,5ºC. Još jedna uobičajena jedinica u termohemiji je džul (J). Jedna kalorija je jednaka 4,18 džula.
U egzotermnim reakcijama, ΔHR > ΔHP i stoga je ΔH negativan (ΔHP – ΔHR=-).
U endotermnim reakcijama, ΔHR < ΔHP e za isso ΔH je pozitivan (ΔHP – ΔHR=+).
Budući da vrijednost ΔH varira s pritiskom, temperaturom, alotropskim varijetetom i fizičkim stanjem, oni moraju biti specificirani u termohemijskoj jednadžbi
Kada termohemijska reakcija ne daje vrednosti temperature i pritiska, podrazumeva se da se odvija na 25ºC (ili 298 K), 1 atm i alotropskom obliku i najobičnijem fizičkom stanju elementa ili jedinjenja. Ovo stanje je definisano kao standardno u termohemiji.
Za istu supstancu:
Pa, moramo dodati energiju sistemu tako da molekuli ili jonski agregati mogu imati određenu slobodu i preći iz čvrstog u tečno stanje. Na isti način moramo dodati energiju sistemu tako da se molekuli ili jonski agregati mogu dalje udaljavati jedan od drugog, prelazeći iz tečnog u gasovito stanje.
Najstabilniji alotropni oblik supstance je onaj sa najnižom energijom i pripisuje joj se vrednost entalpijejednak nuli (H=0). Uobičajeno je da se entalpija pod standardnim uslovima označava sa ΔH0.
Onda ćemo za alotropske oblike hemijskog elementa ugljenika imati:
Graphite H0=nula (jer je to najstabilniji oblik)
Dijamant: ΔH0 > nula (jer ima više energije od grafitnog oblika)
Entalpija ili standardna toplota stvaranja supstance (ΔH0f)
To je varijacija entalpije ili količine topline apsorbirane ili oslobođene u formiranju jednog mola određene supstance, počevši od odgovarajućih jednostavnih supstanci, sve one u standardnom stanju.
Jednačina ispod predstavlja formiranje CO2 iz njegovih jednostavnijih, stabilnijih supstanci. Pošto se reakcija odvija pod standardnim uslovima, ova toplota se može nazvati standardnom toplotom CO2.
Jednačine ispod predstavljaju formiranje CO2. Prvi od ugljika u obliku dijamanta, koji nije najstabilniji oblik ugljika. Drugi prikazuje formiranje CO2 koristeći CO kao početnu tačku. Topline nastale tokom ovih reakcija ne mogu se nazvati standardnom toplotom reakcije formiranja CO2.
Entalpija ili toplota sagorevanja supstance
Je li promjena entalpije ili količine topline oslobođene tokom ukupnog sagorijevanja 1 mola tvari, sa svimsupstance u standardnom stanju.
U slučaju organskih supstanci, potpuno sagorevanje se smatra sve dok su jedini proizvodi CO2 i H2O. Reakcije sagorevanja su egzotermne i njihove ΔH vrijednosti su uvijek negativne.
Za etan tada imamo:
