ترمو شیمی

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: انجام یک واکنش شیمیایی با تغییر انرژی همراه می.باشد. واکنشی که هنگام سوختن گاز طبیعی و هوا صورت می.گیرد، گرمای لازم برای پختن غذا روی اجاق گاز یا جوشیدن آب را فراهم می.کند. در مقابل تشکیل گلوکز در فرایند فتوسنتز نیاز به جذب انرژی نورانی خورشید دارد. اکثر واکنشهای شیمیایی گرما تولید می.کنند. در واکنشهای گرماده ، گرما از مخلوط واکنش به محیط اطراف جریان می.یابد و اثر این جریان ، افزایش دمای محیط می.باشد.
واکنشهایی که از محیط اطراف گرما جذب می.کنند (گرماگیر) زیاد معمول نیستند. در این موارد می.توان به ذوب شدن یخ اشاره کرد که در این واکنشها جهت جریان گرما ، از اطراف به مخلوط واکنش است. وقتی تکه یخی در لیوان آب داغی ذوب می.شود، دمای آب را پایین می.آورد.

واکنشهای شیمیایی از لحاظ ترموشیمی
مقدار گرمای تولید شده یا جذب شده ، در یک واکنش شیمیایی یا یک تغییر فاز را می.توان با اندازه گیری دما در یک فرایند آدیاباتیک اندازه گیری کرد. از آنجا که اندازه.گیری تغییرات بسیار کوچک دما امکان پذیر است، روش مطالعه ترمودینامیک واکنشهای شیمیایی و تغییرات فاز با اندازه گیری دما بسیار حساس است.
اگر انجام گرفتن واکنشی در یک سیستم ایزوله با افزایش دما همراه باشد، برای باز گردانیدن آن سیستم به دمای آغازین بایستی اجازه دهیم تا گرما به محیط اطراف منتقل گردد. چنین واکنشی را گرمازا می.نامیم و گرما ( q ) برای آن منفی می.باشد. اگر انجام گرفتن یک واکنش در سیتمی ایزوله با کاهش دما همراه باشد، باز گرداندن سیستم به دمای آغازین مستلزم وارد شدن گرما به سیستم است. این واکنشها گرماگیر نام دارند و گرما برای آنها مقدار مثبتی است.

رابطه تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی
بطور کلی تغییر انرژی مشاهده شده در یک واکنش ناشی از اختلاف بین انرژی محصولات و مواد اولیه می.باشد. اگر انرژی محصولات واکنش بیش از مواد اولیه باشد، برای انجام واکنش باید به سیستم انرژی دهیم. برعکس اگر انرژی محصولات واکنش کمتر از مواد اولیه باشد، مقداری انرژی به صورت گرما در اثر واکنش آزاد خواهدشد. اکثر واکنشهای انجام شده در آزمایشگاههای شیمی در فشار ثابت انجام می.شوند ( فشار atm). جریان گرمای این واکنشها به محتوای گرمایی یا آنتالپی آنها بستگی دارد.

جریان گرمایی تمام واکنشهایی که مستقیما در فشار ثابت انجام می.شوند دقیقا با اختلاف بین آنتالپی محصولات و مواد اولیه آنها برابر است.

واکنش H∆ = مواد اولیه H - محصولات Qp = H

که در این رابطه Qp جریان گرمایی واکنش در فشار ثابت و H محتوای گرمایی یا آنتالپی می.باشد. البته برای درک رابطه بین تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی ، از قانون اول ترمودینامیک استفاده می.شود و دانستن نوع تغییر شیمیایی و اندازه آن ضروری می.باشد.

H∆ در واکنشهای گرماده و گرماگیر
در واکنشهای گرماده آنتالپی همیشه کاهش می.یابد (0>H∆). یعنی سیستم واکنش با از دست دادن این آنتالپی ، منبعی برای پخش گرما به محیط اطراف فراهم می.سازد. برعکس یک واکنش گرماگیر با افزایش آنتالپی همراه می.باشد (یعنی H∆بزرگتر از صفر است). در حقیقت گرمایی که سیستم جذب می.کند، آنتالپی را بالا می.برد.

حالتهای استاندارد در ترموشیمی
برای مشخص کردن حالت مواد واکنش دهنده و فراورده.ها معمولا واکنشهایی مد نظر هستند که در آنها مواد واکنش دهنده از حالت استاندارد خود به فراورده.هایی تبدیل می.شوند که آنها هم در حالت استاندارد هستند. وقتی که اجسام در حالت استاندارد باشند، کمیات ترمودینامیکی را با بالاوند صفر نمایش می..دهند. حالتهای استاندارد در ترمودینامیک شیمیایی به صورت زیر تعریف می شوند.
حالت استاندارد یک جسم گازی خالص در دمای معین ، همان گاز ایده آل در فشار bar 1 است.
حالت استاندارد یک مایع خالص در دمای معین ، مایع خالص در فشار bar 1 است.
حالت استاندارد یک جسم بلوری خالص در دمای معین ، جسم بلوری خالص ، درفشار bar 1 می.باشد.
حالت استاندارد یک ماده محلول ، حالتی فرضی از آن ماده در محلول ایده آل ، مولالیته حالت استاندارد ( 1mol kg-1 ) درفشار bar 1 در هر دما می.باشد.

قوانین ترموشیمی
"لاووازیه" و "لاپلاس" در سال 1870 نشان دادند که گرمای جذب شده در تجزیه یک جسم باید با گرمای آزاد شده در تشکیل آن در همان شرایط ، یکسان باشد. به این ترتیب اگر واکنشی را به صورت معکوس بنویسیم، علامت H∆__ تغییر خواهد کرد.
در سال 1840 "هس" نشان داد که گرمای کلی یک واکنش شیمیایی در فشار ثابت ، بدون در نظر گرفتن حالتهای واسطه واکنش ، مقداری معین می.باشد. این نکته ، بازتاب این واقعیت تجربی است که آنتالپی ، یک تابع حالت است و به مسیر طی نشده یا تعداد مراحل در مسیر ارتباطی ندارد و اگر واکنشی ، مجموعی از دو یا چند واکنش دیگر باشد، H∆ کل ، مجموع تغییرات آنتالپی واکنشهای دیگر است (قانون هس).
چون آنتالپی مستقیما با جرم متناسب است، H∆ نیز با مقدار ماده.ای که ترکیب می.شود یا در واکنشی تولید می.شود، متناسب است.
از طریق قانون هس می.توان جریان گرمای واکنشی را که محاسبه آن مستقیما از یک مرحله مشکل یا غیر ممکن است تعیین نمود.

گرمای تشکیل
از آنجا که آنتالپیهای مطلق ناشناخته.اند، به جای آنها از آنتالپی نسبت به یک حالت مرجع استفاده می.شود که این حالت مرجع گرمای تشکیل یا آنتالپی تشکیل می.باشد. آنتالپی مولی تشکیل یک ترکیب ( Hf∆ ) برابر است با تغییر H∆ آن در هنگام تشکیل یک مول از این ترکیب ، از عناصرش در حالت پایدار در دمای 25 درجه و فشار atm 1.
آنتالپی تشکیل یک عنصر در حالت استاندارد خود ، درهر دمایی صفر است. می.توان H∆ هر واکنش را با گرمای تشکیل ترکیبات شرکت کننده ارتباط داد. H∆ هر واکنش برابراست با اختلاف مجموع گرماهای تشکیل محصولات و مجموع گرماهای تشکیل مواد اولیه. آنتالپی.های تشکیل مواد را می.توان از روشهای زیر بدست آورد.
روش گرما سنجی برای واکنشهای ذوب ، تصعید ، تبخیر ، انتقال و … .
تغییر ثابتهای تعادل در اثر تغییر دما.
اندازه گیری انرژیهای تفکیک با روش طیف.بینی.
محاسبه از طریق انرژیها و آنتروپی.های گیبس
در کتابهای مرجع آنتالپی.های تشکیل برای ترکیبات مختلف در دماهای گوناگون در جدولهای مختلفی در دسترس هستند

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 324]