Какъв е топлинният ефект на реакцията

Въпреки че познаването на термина "термичен ефект на химическа реакция" в мнозинството се случва в уроците по химия, то все пак се прилага по-широко. Трудно е да си представите някоя област на дейност, където това явление няма да бъде използвано.

Нека да дадем пример само на някои от тях, където е необходимо да се знае какъв е топлинният ефект на реакцията. В момента автомобилната индустрия се развива с фантастично темпо: броят на автомобилите годишно се увеличава с няколко пъти. В същото време основният източник на енергия за тях е бензинът (алтернативните дизайни досега се срещат само в единични прототипи). За да се коригира силата на изгаряне на горивото, се използват специални добавки, които намаляват интензивността на детонацията. Яркият пример е монометиланилинът. Когато се получи, се изчислява топлинният ефект на реакцията, който в този случай е -11-19 kJ / mol.

Друга област на приложение е хранителната промишленост. Без съмнение, всяко лице е обърнало внимание на индикацията за калоричното съдържание на даден продукт. В този случай калоричността и топлинният ефект на реакцията са пряко свързани, тъй като топлината се отделя, когато храната се окисли. Коригирайки диетата си въз основа на тези данни, можете да постигнете значително намаляване на телесното тегло. Въпреки факта, че топлинният ефект на реакцията се измерва в джаули, има директна връзка между тях и калории: 4 J = 1 kcal. За хранителните продукти обикновено се посочва прогнозното количество (маса).

Нека сега да се обърнем към теорията и да дадем определение. Така че, топлинният ефект показва количество топлина, освободен или погълнат от системата, докато тече в нея химични процеси. Трябва да се има предвид, че в допълнение към топлината може да се генерира и радиация. Термичният ефект на химическата реакция е цифрово равен на разликата между енергийните нива на системата: първоначалната и остатъчната. Ако в процеса на реакцията топлината се абсорбира от околното пространство, тогава се казва ендотермичният процес. Съответно освобождаването на топлинна енергия е характерно за екзотермичния процес. Те са съвсем лесни за разграничаване: ако стойността на общата енергия, освободена в резултат на реакцията, е по-голяма от изразходваната за нея енергия (например, топлинната енергия на горивото за горене), тогава това е екзотермално. Но за разграждането на вода и въглища във водород и въглероден моноксид е необходимо да се изразходва допълнителна енергия за отоплението, така че да се осъществи абсорбцията му (ендотермия).

Термичният ефект на реакцията може да бъде изчислен като се използват известни формули. При изчисленията топлинният ефект се обозначава с буквата Q (или DH). Разликата в типа на процеса (endo или exo), следователно Q = - DH. Термохимичните уравнения приемат индикация за топлинния ефект и реагентите (правилно и обратно изчисление). Особеността на тези уравнения е възможността да се прехвърли големината на топлинните ефекти и самите вещества върху различни части. Възможно е да се извърши изваждане или добавяне на самите формули с течение на времето, но като се вземе предвид агрегатни състояния на вещества.

Даваме пример на реакции изгаряне на метан, въглерод, водород:

1) СН4 + 202 = С02 + 2Н20 + 890 kJ

2) С + 02 = СО2 + 394 kJ

3) 2Н2 + 02 = 2Н20 + 572 kJ

Сега изваждаме 2 и 3 от 1 (дясната страна отдясно, ляво-отляво).

В резултат на това получаваме:

СН4-С2Н4 = 890-394-572 = -76 kJ.

Ако всички части се умножат по - 1 (премахване на отрицателната стойност), тогава получаваме:

С + 2Н2 = СН4 + 76 kJ / mol.

Как можете да интерпретирате резултата? Топлинният ефект, който се получава при формирането на метан от водород и въглерод, е 76 J за всеки мол от произведения газ. Също така от формулите произтича, че топлинна енергия ще бъде разпределена, т.е. тя е екзотермичен процес. Такива изчисления правят възможно да се избегне необходимостта от директни лабораторни експерименти, които често включват трудности.