תרמו- הידיות בחקר שינויים בחום שבוצע תגובות בין שניים או יותר מינים. זה נחשב לחלק חיוני מהתרמודינמיקה, החוקרת את התמרת החום וסוגי אנרגיה אחרים בכדי להבין את הכיוון בו מתפתחים תהליכים ואיך האנרגיה שלהם משתנה.
כמו כן, חיוני להבין שחום כרוך בהעברת אנרגיה תרמית המתרחשת בין שני גופים, כאשר הם נמצאים בטמפרטורות שונות; ואילו האנרגיה התרמית היא זו הקשורה לתנועה האקראית שיש לאטומים והמולקולות.
ז'רמן הס, יוצר חוק הס, בסיסי לכימיה תרמו
לכן, כמו כמעט בכל התגובות הכימיות האנרגיה נספגת או משתחררת באמצעות חום, ניתוח התופעות המתרחשות באמצעות תרמוכימיה הוא בעל רלוונטיות רבה.
מה לומד כימיה תרמו?
כפי שצוין קודם לכן, תרמוכימיה חוקרת את שינויי האנרגיה בצורה של חום המתרחשים בתגובות כימיות או כאשר מתרחשים תהליכים הכרוכים בטרנספורמציות פיזיות.
במובן זה, יש צורך בבירור מושגים מסוימים בתחום לצורך הבנתו טוב יותר.
לדוגמה, המונח "מערכת" מתייחס לקטע הספציפי של היקום הנחקר, "היקום" מובן כשיקול המערכת והסביבה (כל מה שחיצוני אליו).
אז מערכת מורכבת בדרך כלל מהמינים המעורבים בתמורות הכימיות או הפיזיות המתרחשות בתגובות. ניתן לסווג מערכות אלה לשלושה סוגים: פתוחים, סגורים ומבודדים.
- מערכת פתוחה היא מערכת המאפשרת העברת חומר ואנרגיה (חום) עם סביבתה.
- במערכת סגורה יש חילופי אנרגיה אך לא של חומר.
- במערכת מבודדת, אין העברת חומר או אנרגיה בצורה של חום. מערכות אלה ידועות גם בשם "אדיאבטי".
חוקים
חוקי התרמוכימיה קשורים קשר הדוק לחוקיהם של לפלאס ולבואזייה, כמו גם לחוקו של הס, שהם מבשרי החוק הראשון של התרמודינמיקה.
העיקרון שהועלו על ידי אנטואן לבואהייה הצרפתי (כימאי ואציל חשוב) ופייר-סימון לפלאס (מתמטיקאי, פיזיקאי ואסטרונום מפורסם) סוקרים כי "שינוי האנרגיה שבא לידי ביטוי בכל שינוי פיזי או כימי יש גודל ומשמעות שווים בניגוד לשינוי באנרגיה של התגובה ההפוכה ".
חוק הס
באותה צורה, החוק שגיבש הכימאי הרוסי במקור משוויץ, ז'רמן הס, הוא אבן יסוד להסבר התרמווכימיה.
עיקרון זה מבוסס על פרשנותו לחוק שימור האנרגיה, המתייחס לעובדה שלא ניתן ליצור או להרוס אנרגיה, אלא להפוך אותה.
ניתן לחוקק את החוק של הס כך: "האנטלפיה הטוטאלית בתגובה כימית זהה, בין אם התגובה מתבצעת בשלב אחד ובין אם ברצף של מספר שלבים."
האנטלפיה הכוללת ניתנת כחיסור בין סכום האנטלפיה של המוצרים פחות סכום האנטלפיה של המגיבים.
במקרה של שינוי באנטלפיה הסטנדרטית של מערכת (בתנאים סטנדרטיים של 25 מעלות צלזיוס ו- 1 אטמוספירה), ניתן לתאר אותה לפי התגובה הבאה:
ΔH תגובה = ΣΔH (מוצרים) - ΣΔH (מגיבים)
דרך נוספת להסביר עיקרון זה, הידיעה שהשינוי באנטלפיה מתייחס לשינוי בחום בתגובות כאשר הם מתרחשים בלחץ מתמיד, הוא באומרו כי השינוי באנטלפיה נטו של מערכת אינו תלוי בדרך העוקבת. בין מצב ראשוני לסופי.
החוק הראשון של התרמודינמיקה
החוק הזה קשור באופן כה מהותי לכימיה תרמו, עד שלעתים מבולבל זה שהיה זה שהעניק השראה לשני; לכן, כדי לשפוך אור על חוק זה, יש להתחיל לומר שהוא מושרש גם בעקרון שימור האנרגיה.
אז התרמודינמיקה לא רק מתחשבת בחום כצורה של העברת אנרגיה (כמו תרמוכימיה), אלא גם כוללת צורות אנרגיה אחרות, כמו אנרגיה פנימית (U).
אז השונות באנרגיה הפנימית של מערכת (ΔU) ניתנת על ידי ההבדל בין מצבה הראשוני לסופי (כפי שניתן לראות בחוק של הס).
בהתחשב בכך שהאנרגיה הפנימית מורכבת מהאנרגיה הקינטית (תנועה של החלקיקים) ומהאנרגיה הפוטנציאלית (אינטראקציות בין החלקיקים) של אותה מערכת, ניתן להסיק כי ישנם גורמים נוספים התורמים לחקר המצב והתכונות של כל אחד מערכת.
יישומים
לתרמיוכימיה יש מספר יישומים, חלקם יוזכרו להלן:
- קביעת שינויי האנרגיה בתגובות מסוימות באמצעות קלורימטריה (מדידה של שינויי חום במערכות מבודדות מסוימות).
- ניכוי שינויים באנטלפיה במערכת, גם כאשר לא ניתן לדעת זאת על ידי מדידה ישירה.
- ניתוח העברת החום המיוצר בניסוי כאשר נוצרים תרכובות אורגנו-מתכתיות עם מתכות מעבר.
- לימוד טרנספורמציות אנרגיה (בצורה של חום) הניתן בתרכובות קואורדינציה של פוליאמינים עם מתכות.
- קביעת האנטלופות של קשר החמצן המתכתי של β-דיקטונים ו- β-דיקטונאטים הקשורים למתכות.
כמו ביישומים קודמים, ניתן להשתמש בכימיה תרמטית לקביעת מספר גדול של פרמטרים הקשורים לסוגים אחרים של פונקציות אנרגיה או מצב, שהם אלה המגדירים את מצב המערכת בזמן נתון.
תרמווכימיה משמשת גם במחקר של תכונות רבות של תרכובות, כמו בקלורימטריה טיטרציה.
הפניות
- ויקיפדיה. (sf). תרמוכימיה. התאושש מ- en.wikipedia.org
- צ'אנג, ר '(2007). כימיה, מהדורה תשיעית. מקסיקו: מקגרו-היל.
- LibreTexts. (sf). תרמוכימיה - סקירה. נשלח מ- chem.libretexts.org
- Tyagi, P. (2006). תרמוכימיה. התאושש מ- books.google.co.ve
- ריביירו, תואר שני (2012). תרמוכימיה ויישומיה למערכות כימיות וביוכימיות. הושג מ- books.google.co.ve
- Singh, NB, Das, SS, and Singh, AK (2009). כימיה פיזיקלית, כרך 2. התאושש מ- books.google.co.ve