Termochemia
Legislatívne zmeny, ktoré majú riešiť problematiku domáceho násilia,
boli do nášho právneho poriadku zavedené novelizáciou niekoľkých zákonov
Termochémia – je časť chémie, ktorá sa zaoberá tepelnými zmenami pri
chem.reakciách
Exotermické a endotermické reakcie
1.
EXOTERMICKÉ- chem. reakcie,
v priebehu ktorých sa teplo uvoľňuje.
Sú charakteristické tým,že:
1. energia produktov (P) je menšia ako energia
reaktantov (R) o hodnotu uvoľnenej energie
2. P reakcie majú pevnejšie chem. väzby ako R,
preto sú stabilnejšie látky ako R
Mnohé exotermické reakcie- napr.
neutralizačné, zrážacie reakcie niekt. kovov s kyselinami- prebiehajú
v laboratóriu pri bežnej teplote a tlaku samovoľne.
Niektoré exotermické reakcie začnú prebiehať
len vtedy, ak sa na začiatku dodá R určité množstvo energie. Reakcie potom
prebiehajú ďalej za neustáleho uvoľňovania energie. Takto napr. prebieha
horenie síry.
2.
ENDOTERMICKÉ- chem. reakcie, ktoré prebiehajú len pri
neustálom spotrebúvaní tepla.
Sú
charakteristické tým,že:
1. energia P je väčšia ako energia R
o hodnotu spotrebovanej energie
2. P reakcie majú slabšie chem. väzby ako R,
preto sú menej stabilné ako R
Väčšina endoterm. reakcií prebieha len pri
stálom zohrievaní látok.
Reakčné teplo
Reakčné
teplo Q- je teplo, ktoré sa vymieňa pri chem. reakcii
-
určuje sa ako rozdiel entalpie P
a entalpie R
Q= ∆H = Hp- Hr
Entalpia H- tepelný obsah látky
- závisí od energie
chem.väzieb v zlúčeninách
- kJ. mol-1
Pri exoterm. reakciách je entalpia P menšia
ako entalpia R. Q má zápornú hodnotu.
∆H< 0
H reaktanty
∆H<0
produkty
V chem.
rovnici píšeme hodnotu
Q u produktov so znamienkom +, u R so znamienkom -.
Pri endoterm. reakciách je entalpia P väčšia
ako entalpia R. Q má kladnú hodnotu.
∆H>0
H produkty
∆H>0
reaktanty
Pri endoterm. reakciách je hodnota Q kladná.
v chem. rovnici píšeme hodnotu Q u P so znamienkom -, u R so
znamienkom +.
Hodnota Q chem. reakcie závisí od látkového
množstva R. Q je tým väčšie, čím väčšie látkové množstvo reaktantov zreaguje.
Aby sa vedelo, na aké látk. množstvá R
a P sa vzťahuje Q reakcie, definoval sa pojem reakčné teplo:
reakčné
teplo reakcie – je množstvo tepla, ktoré sa uvoľní
alebo spotrebuje, ak zreaguje také látkové množstvo R, aké udávajú
stechiometrické koeficienty v príslušnej chem. rovnici.
Reakčné teplo závisí od teploty a tlaku,
pri ktorej sa reakcia uskutočňuje. Aby bolo možné porovnávať hodnoty reak.
tepiel chem. reakcií, zaviedli sa štandartné podmienky:
teplota- 25°C ( 298,15K)
tlak- 101,3 kPa
Reakčné teplo reakcií uskutočňovaných pri
štandartných podmienkach sa označuje ∆H0 .
V termochem.
rovniciach sa uvádza hodnota reak. tepla a pri R a P vždy aj ich
skupenský stav.
s- solidus- tuhé skupenstvo
l- liquidus- kvapalné skupenstvo
g- gaseus- plynné skupenstvo
aq- aqua- látka vo vodnom roztoku
Termochemické zákony
Prvý
termochem.zákon:
Sformulovali ho v roku 1780 A.L.Lavosier
a P.S.Laplace.
Teplo, ktoré treba dodať na rozloženie
zlúčeniny na prvky, je rovnaké teplo, ktoré sa uvoľní pri vzniku tej istej
zlúčeniny z prvkov.
I keď tento zákon bol sformulovaný iba
pre jeden typ reakcií, možno ho zovšeobecniť pre všetky ostatné reakcie:
Hodnota
reakčného tepla priamej a spätnej reakcie je rovnaká, líši sa iba
znamienkom.
Napr: Pri syntéze dvoch molov oxidu sírového z dvoch molov oxidu
síričitého a jedného molu kyslíka sa uvoľní teplo 196 kJ
2SO2(g) + O2(g)→
2 SO3(g) Q= - 196 kJ
a pri rozklade dvoch molov oxidu
sírového, sa rovnaké množstvo tepla spotrebuje
2SO3(g)→ 2SO2(g)
+ O2(g) Q= 196 kJ
Druhý
termochemický zákon:
- sformuloval ho G.A.Hess- Hessov zákon (1840)
Reakčné
teplo určitej reakcie sa rovná súčtu
reakčných tepiel čiastkových reakcií.
Reakčné teplo určitej reakcie môžme teda
vypočítať z reakčných tepiel iných reakcií. Pri tom vychádzame
z rovníc reakcií, ktorých reakčné teplá poznáme a tie kombinujeme
dovtedy, kým nezískame rovnicu reakcie, ktorej reakčné teplo chceme vypočítať.
S termochem. rovnicami teda robíme rovnaké algebrické operácie ako
v matematike s algebr. rovnicami.
Výpočet
reakčného tepla z väzb.energií
Reak.teplo možno
vypočítať z väzb.energií látok.Reak. teplo je dané súčtom energie
spotrebovanej na rozštiepenie väzieb v reaktantoch a energie, ktorá
sa uvoľní pri vzniku väzieb v produktoch. hodnotu väzb. energií R označíme
znamienkom +(energia na rozštiepenie väzieb sa spotrebuje) a hodnotu väzb.
energií P znamienkom –( energia sa pri vzniku väzieb uvoľní).
Ak je energia
uvoľnená pri vytvorení väzieb v P väčšia ako energia potrebná na
rozštiepenie väzieb v R, reakcia je exotermická. Ak je menšia tak je
endotermická.
Tepelné javy pri rozpúšťaní tuhých látok vo
vode
Pri rozpúšťaní tuh.
látok vo vode sa na rozrušenie kryštálovej štruktúry spotrebuje určité množstvo
tepla ( zmena entalpie je kladná). Pri hydratácii častíc rozpustenej látky sa teplo
uvoľňuje ( zmena entalpie je záporná). Výsledný tepelný efekt pri rozpúšťaní sa
rovná súčtu tepelných efektov (hodnôt
zmien entalpií čiastkových dejov).
Či sa teplo uvoľní
alebo spotrebuje, závisí od množstva tepla, ktoré sa spotrebuje na rozrušenie
kryštálovej štruktúry a množstva tepla, ktoré sa uvoľní pri hydratácii
iónov.
Ak sa pri rozrušení
kryšt. štruktúry spotrebuje viac tepla ako sa uvoľní pri hydratácii iónov, tak
rozpúšťanie je endotermický dej. Ak sa spotrebuje menej tepla- exotermický dej.
- hodnoty rozpúšť.
tepiel sú v tabuľkách
Druhy
reakčných tepiel
Reakčné teplá môžme
z prakt. dôvodov rozlišovať podľa typu chem. deja.
Reakčné teplo
reakcií, pri ktorých vzniká 1 mol zlúčeniny z prvkov, sa nazýva zlučovacie teplo.
Reakčné teplo reakcií, pri ktorých sa spaľuje
1 mol východiskových látok za vzniku stabilných oxidačných produktov, sa nazýva
spaľovacie teplo.
Ak sú látky v štandardnom stave, hovoríme
o štandardnom zlučovacom teple a o štandardnom spaľovacom teple.
Symbolicky tieto teplá značíme ∆H0zl a ∆H0sp.
Štandardné
zlučovacie teplo je reakčné teplo reakcie, pri ktorej
vzniká za štandardných podmienok 1 mol zlúčeniny z príslušného prvku.
Štandardné
spaľovacie teplo je reakčné teplo reakcie, pri ktorej
za štandardných podmienok reaguje 1 mol látky s kyslíkom za vzniku
najstabilnejších oxidačných produktov.
Zlučovacie a spaľovacie teplá majú veľký
praktický význam:
- v chem. tabuľkách nemusia byť uvedené
hodnoty reak. tepiel pre každú reakciu. Stačí uviesť iba hodnoty spaľ.
a zluč. tepiel.
- vypočítavajú sa z nich reak. teplá
reakcií, ktoré nemožno priamo experimentálne zmerať
Výpočty reak. tepiel sa robia na základe
aplikácie termochem.zákonov.
1. zo
zluč. tepiel
∆H = ∑p vp (∆Hzl)p
- ∑v |vv| (∆Hzl)v
- vp – stechiometrické koeficienty
produktov a vv východiskových látok
2. zo
spaľ. tepiel
∆H = ∑v |vv| (∆Hsp)v
-∑p vp (∆Hsp)p