ما هو التأثير الحراري للتفاعل

على الرغم من الإلمام بمصطلح "تأثير حراريرد الفعل الكيميائي "في الغالبية تحدث في دروس الكيمياء ، ومع ذلك يتم تطبيقها على نطاق أوسع. من الصعب تخيل أي مجال نشاط لا تستخدم فيه هذه الظاهرة.

نعطي مثالا على بعض منهم فقط ، أينمن الضروري معرفة التأثير الحراري للتفاعل. في الوقت الحالي ، تتطور صناعة السيارات بوتيرة رائعة: يزداد عدد السيارات سنويًا عدة مرات. في نفس الوقت ، المصدر الرئيسي للطاقة بالنسبة لهم هو البنزين (تصاميم بديلة حتى الآن تجد تجسيدها فقط في نماذج مفردة). لتصحيح قوة توهج الوقود ، يتم استخدام إضافات خاصة ، مما يقلل من كثافة التفجير. مثال حيوي هو مونوميثيلانيلين. عندما يتم استلامها ، يتم حساب التأثير الحراري للتفاعل ، والذي في هذه الحالة هو -11-19 kJ / mol.

مجال آخر للتطبيق هو الغذاءالصناعة. لا شك في أن أي شخص قد جذب الانتباه إلى مؤشر محتوى السعرات الحرارية لمنتج معين. في هذه الحالة ، ترتبط مباشرة القيمة الحرارية والتأثير الحراري للتفاعل ، حيث يتم إطلاق الحرارة عند أكسدة الطعام. تصحيح النظام الغذائي الخاص بك على أساس هذه البيانات ، يمكنك تحقيق انخفاض كبير في وزن الجسم. على الرغم من حقيقة أن التأثير الحراري للتفاعل يقاس بالجول ، هناك علاقة مباشرة بينهما والسعرات الحرارية: 4 J = 1 سعرة حرارية. بالنسبة للمنتجات الغذائية ، يشار عادة إلى المقدار التقديري (الكتلة).

دعونا الآن ننتقل إلى النظرية ونقدمتعريف. لذا ، فإن تأثير الحرارة يشير إلى كمية الحرارة التي يطلقها أو يمتصها النظام عند حدوث العمليات الكيميائية فيه. ينبغي أن يوضع في الاعتبار أنه بالإضافة إلى الحرارة ، يمكن توليد الإشعاع. إن التأثير الحراري للتفاعل الكيميائي يساوي عدديًا الفرق بين مستويات الطاقة في النظام: الأولي والباقي. إذا تم امتصاص الحرارة في عملية التفاعل من المساحة المحيطة ، ثم يقال العملية ماص للحرارة. وفقا لذلك ، فإن إطلاق الطاقة الحرارية هو سمة من سمات العملية الطاردة للحرارة. فهي سهلة جدا للتمييز إذا كانت قيمة مجموع الطاقة المنطلقة نتيجة رد الفعل، وأكبر من أن المستهلكة للبدايتها (على سبيل المثال، والطاقة الحرارية للحرق الوقود)، وهذا exotherm. ولكن لتحلل الماء إلى هيدروجين وأول أكسيد الكربون والكربون الضروري أن تنفق من الطاقة الزائدة للتدفئة، لذلك يحمل امتصاصه (ثبات الحرارة).

يمكن حساب التأثير الحراري للتفاعل باستخدامالصيغ المعروفة. في الحسابات ، يتم الإشارة إلى التأثير الحراري بالحرف Q (أو DH). الفرق في نوع العملية (إندو أو إكسو) ، وبالتالي س = - DH. تفترض المعادلات الحرارية الكيميائية إشارة إلى التأثير الحراري والكواشف (الحساب الصحيح والعكس). وتكمن خصوصية هذه المعادلات في إمكانية نقل حجم التأثيرات الحرارية والمواد نفسها إلى أجزاء مختلفة. من الممكن إجراء تعبير عن طريق الجمع أو إضافة الصيغ نفسها ، ولكن مع مراعاة الحالات الإجمالية للمواد.

دعونا نعطي مثالا على تفاعلات الاحتراق للميثان والكربون والهيدروجين:

1) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 890 kJ

2) C + O2 = CO2 + 394 kJ

3) 2H2 + O2 = 2H2O + 572 kJ

الآن نحن طرح 2 و 3 من 1 (الجانب الأيمن من اليمين ، اليسار من اليسار).

ونتيجة لذلك ، نحصل على:

CH4 - C - 2 H4 = 890 - 394 - 572 = - 76 kJ.

إذا تم ضرب جميع الأجزاء بـ - 1 (قم بإزالة القيمة السالبة) ، فسنحصل على:

C + 2H2 = CH4 + 76 kJ / mol.

كيف يمكنك تفسير النتيجة؟ إن التأثير الحراري الذي يحدث عندما يتكون الميثان من الهيدروجين والكربون هو 76 J لكل مول من الغاز المنتج. ويتبع أيضًا من الصيغ التي ستطلقها الطاقة الحرارية ، أي أنها عملية طاردة للحرارة. هذه الحسابات تجعل من الممكن تجنب الحاجة إلى تجارب مخبرية مباشرة ، والتي غالبا ما تنطوي على صعوبات.