Бүрэлдэх дулаан гэж юу болох талаар ярилцаж, стандарт гэж нэрлэгддэг нөхцөлүүдийг тодорхойлъё. Энэ асуудлыг ойлгохын тулд бид энгийн ба нарийн төвөгтэй бодисуудын ялгааг олж мэдэх болно. "Үүсэх дулаан" гэсэн ойлголтыг нэгтгэхийн тулд тодорхой химийн тэгшитгэлийг авч үзье.
Бодис үүсэх стандарт энтальпи
Нүүрстөрөгч хийн устөрөгчтэй харилцан үйлчлэх урвалд 76 кЖ энерги ялгардаг. Энэ тохиолдолд энэ үзүүлэлт нь химийн урвалын дулааны нөлөө юм. Гэхдээ энэ нь бас энгийн бодисоос метан молекул үүсэх дулаан юм. "Яагаад?" - Та асуух. Энэ нь анхны бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь нүүрстөрөгч, устөрөгч байсантай холбоотой юм. 76 кЖ/моль нь химичүүдийн "үүсэлтийн дулаан" гэж нэрлэдэг энерги байх болно.
Өгөгдлийн хүснэгт
Термохимийн хувьд энгийн бодисоос янз бүрийн химийн бодис үүсэх дулааныг харуулсан олон тооны хүснэгтүүд байдаг. Жишээлбэл, хийн төлөвт CO2 томьёотой бодис үүсэх дулаан393.5 кЖ/моль индекстэй.
Практик үнэ цэнэ
Бидэнд яагаад эдгээр үнэт зүйлс хэрэгтэй байна вэ? Үүсэх дулаан нь аливаа химийн процессын дулааны нөлөөллийг тооцоолоход ашигладаг утга юм. Ийм тооцоог хийхийн тулд термохимийн хуулийг хэрэглэх шаардлагатай.
Термохими
Тэр бол химийн урвалын явцад ажиглагдсан энергийн процессыг тайлбарладаг үндсэн хууль юм. Харилцааны явцад урвалын системд чанарын өөрчлөлтүүд ажиглагддаг. Зарим бодисууд алга болж, оронд нь шинэ бүрэлдэхүүн хэсгүүд гарч ирдэг. Ийм үйл явц нь дотоод эрчим хүчний системийн өөрчлөлт дагалддаг бөгөөд энэ нь ажил эсвэл дулаан хэлбэрээр илэрдэг. Өргөтгөхтэй холбоотой ажил нь химийн өөрчлөлтийн хамгийн бага үзүүлэлттэй байдаг. Нэг бүрэлдэхүүн хэсгийг өөр бодис болгон хувиргахад ялгарах дулаан их байж болно.
Хэрэв бид янз бүрийн хувиргалтыг авч үзвэл бараг бүх хүнд тодорхой хэмжээний дулаан шингээх буюу ялгарах байдаг. Болж буй үзэгдлүүдийг тайлбарлахын тулд термохими гэсэн тусгай хэсгийг бий болгосон.
Хессийн хууль
Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн ачаар химийн урвалын нөхцлөөс хамааран дулааны эффектийг тооцоолох боломжтой болсон. Тооцоолол нь термохимийн үндсэн хууль болох Гессийн хууль дээр суурилдаг. Бид түүний томъёоллыг өгдөг: химийн хувирлын дулааны нөлөөматерийн мөн чанар, анхны болон эцсийн төлөвтэй холбоотой, энэ нь харилцан үйлчлэлийн арга замтай холбоогүй.
Энэ үгнээс юу гарах вэ? Тодорхой бүтээгдэхүүнийг олж авах тохиолдолд зөвхөн нэг харилцан үйлчлэлийн сонголтыг ашиглах шаардлагагүй, янз бүрийн аргаар урвалыг явуулах боломжтой. Ямар ч тохиолдолд хүссэн бодисыг хэрхэн олж авахаас үл хамааран үйл явцын дулааны нөлөө нь ижил утгатай байх болно. Үүнийг тодорхойлохын тулд бүх завсрын хувиргалтуудын дулааны нөлөөллийг нэгтгэн дүгнэх шаардлагатай. Хессийн хуулийн ачаар дулааны нөлөөллийн тоон үзүүлэлтүүдийн тооцоог хийх боломжтой болсон бөгөөд үүнийг калориметрээр хийх боломжгүй юм. Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн дутуу ислийн бодис үүсэх дулааныг тоон хувьд Гессийн хуулийн дагуу тооцдог боловч энгийн туршилтаар та үүнийг тодорхойлох боломжгүй болно. Тийм ч учраас тусгай термохимийн хүснэгтүүд нь маш чухал бөгөөд үүнд янз бүрийн бодисын тоон утгыг стандарт нөхцөлд тодорхойлсон байдаг
Тооцооллын чухал цэгүүд
Үүсэх дулаан нь урвалын дулааны нөлөөлөл байдаг тул тухайн бодисын нэгтгэх төлөв онцгой ач холбогдолтой юм. Жишээлбэл, хэмжилт хийхдээ нүүрстөрөгчийн стандарт төлөвт алмаз биш, бал чулууг авч үзэх нь заншилтай байдаг. Даралт ба температурыг, өөрөөр хэлбэл урвалд орж буй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг анхлан байрлуулсан нөхцлийг харгалзан үздэг. Эдгээр физик хэмжигдэхүүнүүд нь харилцан үйлчлэлд чухал нөлөө үзүүлж, эрчим хүчний үнэ цэнийг нэмэгдүүлж, бууруулдаг. Үндсэн тооцооллын хувьд,термохимийн хувьд даралт, температурын тодорхой үзүүлэлтүүдийг ашигладаг заншилтай.
Стандарт нөхцөл
Бодис үүсэх дулаан нь стандарт нөхцөлд энергийн нөлөөллийн хэмжээг тодорхойлох явдал тул бид тэдгээрийг тусад нь ялгах болно. Тооцооллын температурыг 298 К (25 градус Цельсийн), даралт - 1 атмосферээр сонгосон. Нэмж дурдахад анхаарах чухал зүйл бол аливаа энгийн бодисын үүсэх дулаан нь тэг байх явдал юм. Энэ нь логик юм, учир нь энгийн бодисууд өөрөө үүсдэггүй, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийг үүсгэхэд энерги зарцуулдаггүй.
Термохимийн элементүүд
Орчин үеийн химийн энэ хэсэг нь онцгой ач холбогдолтой, учир нь энд чухал тооцоолол хийж, дулааны эрчим хүчний инженерчлэлд ашигладаг тодорхой үр дүнг олж авдаг. Термохимийн хувьд хүссэн үр дүнд хүрэхийн тулд ажиллахад чухал ач холбогдолтой олон ойлголт, нэр томъёо байдаг. Энтальпи (ΔH) нь химийн харилцан үйлчлэл нь хаалттай системд явагдсан, бусад урвалжуудын урвалд нөлөөлөөгүй, даралт тогтмол байсныг харуулж байна. Энэхүү тодруулга нь гүйцэтгэсэн тооцооллын нарийвчлалын талаар ярих боломжийг бидэнд олгоно.
Ямар төрлийн урвал гэж үзэж байгаагаас хамааран үүсэх дулааны нөлөөллийн хэмжээ, тэмдэг ихээхэн ялгаатай байж болно. Тиймээс нэг нарийн төвөгтэй бодисыг хэд хэдэн энгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задлахтай холбоотой бүх өөрчлөлтийн хувьд дулаан шингээлт гэж үздэг. Олон эхлэлийн бодисыг нэг, илүү нарийн төвөгтэй бүтээгдэхүүн болгон нэгтгэх урвалууд дагалддагих хэмжээний энерги ялгаруулдаг.
Дүгнэлт
Аливаа термохимийн асуудлыг шийдвэрлэхдээ ижил үйлдлийн алгоритмыг ашигладаг. Нэгдүгээрт, хүснэгтийн дагуу эхний бүрэлдэхүүн хэсэг, түүнчлэн урвалын бүтээгдэхүүний хувьд хуримтлагдах төлөвийг мартаж болохгүй, үүсэх дулааны утгыг тодорхойлно. Цаашилбал, тэд Хессийн хуулиар зэвсэглэн хүссэн утгыг тодорхойлох тэгшитгэлийг бүтээдэг.
Тодорхой тэгшитгэлийн эхний буюу эцсийн бодисын өмнө байдаг стереохимийн коэффициентийг харгалзан үзэхэд онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй. Хэрэв урвалд энгийн бодис байгаа бол тэдгээрийн үүсэх стандарт дулаан нь тэгтэй тэнцүү байна, өөрөөр хэлбэл ийм бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тооцооллын үр дүнд нөлөөлөхгүй. Хүлээн авсан мэдээллийг тодорхой хариу үйлдэл дээр ашиглахыг хичээцгээе. Хэрэв бид бал чулуутай харилцан үйлчилж төмрийн исэл (Fe3+) -аас цэвэр металл үүсэх үйл явцыг жишээ болгон авч үзвэл лавлах номноос та утгыг олж болно үүсэх стандарт дулааны. Төмрийн ислийн хувьд (Fe3+) -822.1 кЖ/моль, бал чулууны хувьд (энгийн бодис) тэгтэй тэнцүү байна. Урвалын үр дүнд нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (CO) үүсдэг бөгөөд энэ үзүүлэлт нь 110.5 кЖ / моль утгатай бөгөөд ялгарсан төмрийн хувьд үүсэх дулаан нь тэгтэй тэнцүү байна. Өгөгдсөн химийн харилцан үйлчлэлийн стандарт дулааны бичлэгийг дараах байдлаар тодорхойлно:
ΔHo298=3× (–110.5) – (–822.1)=–331.5 + 822.1=490.6 кЖ.
Шинжилж байнаГессийн хуулийн дагуу олж авсан тоон үр дүнд бид энэ үйл явц нь эндотермик хувирал, өөрөөр хэлбэл төмрийг түүний гурвалсан исэлээс ангижруулах урвалд энерги зарцуулдаг гэсэн логик дүгнэлтийг хийж болно.
