Боловсролын дулаан нь юу вэ?

Бүтцийн дулааныг юу бүрдүүлдэг тухай, мөн стандарт гэж нэрлэгддэг нөхцөлүүдийг тодорхойлж үзье. Энэ асуудлыг ойлгохын тулд бид энгийн, нарийн төвөгтэй бодисуудын хоорондын ялгааг тодруулах болно. "Бүтцийн дулаан" хэмээх ойлголтыг нэгтгэхийн тулд бид химийн тусгайлсан тэгшитгэлийг авч үзэх болно.

Бодис үүсэх стандарт entalpy

Устөрөгчийн хийтэй нүүрсхүчлийн хийн харилцан үйлчлэлийн үед 76 kJ эрчим хүч гаргадаг. Энэ тохиолдолд энэ зураг нь химийн урвалын дулааны нөлөөлөл юм . Гэхдээ энэ нь энгийн бодисоос метан молекулыг үүсгэх дулаан юм. "Яагаад?" - Та асууя. Энэ нь эхний бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь нүүрстөрөгч ба устөрөгч гэж тайлбарладаг. 76 кЖ / моль гэж химичдийн "формацийн дулаан" хэмээх эрчим хүч гэж нэрлэдэг.

Өгөгдөлийн хүснэгт

Термохимийн хувьд энгийн бодисуудаас янз бүрийн химийн бодис үүсэхээс үүдэлтэй хэд хэдэн ширээ байдаг. Жишээлбэл, бодисын үүслийн дулаан, хийн төлөвт CO _2- ын томъѐо нь 393.5 кЖ / моль байна.

Практик утга

Бид яагаад эдгээр үнэт зүйлс хэрэгтэй байна вэ? Формацийн дулаан гэдэг нь аливаа химийн үйл явцын дулааны нөлөөллийг тооцоолоход хэрэглэгддэг тоо хэмжээ юм. Ийм тооцоо хийхийн тулд термохимийн хуулийн хэрэглээг шаардана.

Термохими

Энэ нь химийн урвалын явцад ажиглагдсан эрчим хүчний процессуудыг тайлбарлах үндсэн хууль юм. Харилцан уялдаатай үед урвалын систем дэх чанарын өөрчлөлтүүд ажиглагдаж байна. Зарим бодис алга болж, шинэ бүрэлдэхүүн хэсгүүд гарч ирдэг. Иймэрхүү үйл явц нь ажил, дулааны хэлбэрээр илэрсэн дотоод энергийн системийг өөрчлөх замаар дагалддаг. Химийн хувиргалтыг өргөтгөхтэй холбоотой ажил нь хамгийн бага утгатай. Нэг бодисыг өөр бодис руу хөрвүүлэх үед гарсан дулаан их хэмжээтэй байж болно.

Хэрэв бид янз бүрийн өөрчлөлтийг авч үзвэл тодорхой хэмжээний халуунд шингээлт, ялгаруулалт бараг бүхэлдээ ажиглагддаг. Үзэж буй үзэгдлийг тайлбарлахын тулд тусгай хэсэг үүсгэсэн-термохими.

Hessian тухай хууль

Термодинамикийн анхны зарчимд тулгуурлан химийн урвал явуулах нөхцлөөс хамаарч дулааны нөлөөллийг тооцоолох боломжтой болсон. Тооцоолол нь термесимийн үндсэн хууль, тухайлбал Hess хуулийн тухайд тулгуурласан байдаг. Үүнийг томъёолъя: химийн хувиргалтын дулааны үр нөлөө нь байгальтай, материалын анхны ба эцсийн төлөв байдалтай холбоотой, энэ нь харилцааны арга замтай холбоогүй юм.

Энэ томъёололоос юу авах вэ? Тодорхой бүтээгдэхүүн олж авах тохиолдолд зөвхөн нэг харилцан үйлчлэлийн сонголтыг ашиглах шаардлагагүй тул янз бүрийн аргаар хариу үйлдэл хийх боломжтой. Ямар ч тохиолдолд хүссэн бодисыг яаж авахаас үл хамааран үйл явцын дулааны нөлөөлөл өөрчлөгдөхгүй. Үүнийг тодорхойлохын тулд бид завсрын бүх өөрчлөлтийн дулааны үр нөлөөг дүгнэх хэрэгтэй. Hess-ийн хуулийн ачаар калориметрт хийх боломжгүй дулааны дулааны тоон тооцооллыг хийх боломжтой болсон. Жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн дан исэлийн бодисын үүслийн дулааныг Hess-ийн хуулийн дагуу тооцоолж гаргадаг боловч энгийн туршилтаар үүнийг тодорхойлж чадахгүй болно. Иймээс тусгай термохимийн хүснэгтүүд нь маш чухал бөгөөд стандарт нөхцлөөр тодорхойлогдох янз бүрийн бодисын тоон утгыг агуулдаг

Тооцооллын чухал цэгүүд

Урвалын дулааны нөлөө нь дулааны урвалын үр дагаварыг авч үзэхдээ тухайн бодисын нийт агууламж онцгой ач холбогдолтой байдаг. Жишээ нь, хэмжилтийг хийхдээ графит нь стандарт нүүрстөрөгч гэж тооцогддог бөгөөд алмааз биш юм. Түүнчлэн даралт болон температурыг харгалзан үзэхэд орлуулах бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь анх үүсэх нөхцлийг харгалзана. Эдгээр физик хэмжигдэхүүнүүд нь харилцан үйлчлэлд чухал нөлөө үзүүлж, эрчим хүчний хэмжээг нэмэгдүүлэх буюу бууруулах боломжтой. Үндсэн тооцоог гүйцэтгэхийн тулд thermochimistry-д тодорхой даралтын болон температурын индексийг ашиглах нь хэвийн үзэгдэл юм.

Стандарт нөхцөлүүд

Бодис үүсэх дулаан нь стандарт нөхцлөөр тодорхойлсон эрчим хүчний үр нөлөөний хэмжээг тодорхойлох явдал юм. Тооцоолон бодох температурыг 298 К (25 градус) сонгож, даралт 1 агаар мандал юм. Үүнээс гадна анхаарал хандуулах нэг чухал зүйл бол аливаа энгийн бодисын үүсэх дулаан тэг юм. Энэ нь логик юм. Учир нь энгийн бодисууд өөрсдийгөө үүсгэдэггүй, учир нь тэдгээрийн илрэлийг эрчим хүчний зарцуулалт гэж байхгүй.

Термохимийн элементүүд

Орчин үеийн химийн энэ хэсэг нь чухал ач холбогдолтой тооцоо хийгдэж байгаа бөгөөд дулааны цахилгаан инженерүүдэд ашиглагддаг тодорхой үр дүнг олж авдаг учраас энэ нь онцгой ач холбогдолтой юм. Термохимийн хувьд хүссэн үр дүнд хүрэхийн тулд үйл ажиллагаа явуулах нь маш чухал ойлголт, ойлголт байдаг. Enthalpy (ΔH) нь химийн харилцан үйлчлэлд хаалттай системд явагдаж байгааг илтгэж байгаа бөгөөд бусад урвалжуудаас үүсэх хариу урвалд ямар нэгэн нөлөө үзүүлэхгүй байсан тул даралт тогтмол байв. Энэхүү сайжруулалт нь тооцооллын нарийвчлалын талаар ярих боломжийг бидэнд олгодог.

Тэд ямар төрлийн урвалыг авч үзсэнээс хамааран дулааны үр дүнгийн хэмжээ, шинж тэмдэг нь мэдэгдэхүйц ялгаатай байна. Ийнхүү нэг цогц бодисын задралыг хэд хэдэн энгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд задалдаг бүх хувиргалтуудын хувьд дулааны шингээлтийг тооцоолно. Олон тооны эхлэлийн материалыг нэг, илүү нарийн бүтэцтэй бүтээгдэхүүн болгон нэгтгэх урвал ихээхэн хэмжээний энерги гаргадаг.

Дүгнэлт

Термохимийн аливаа асуудлыг шийдэх үед үйл ажиллагааны ижил алгоритмыг ашиглаж болно. Нэгдүгээрт, хүснэгтийн дагуу үүсэх дулааны утгыг эхний бүрэлдэхүүн хэсэг бүрийн хувьд, мөн агрегатын төлөвийг марталгүйгээр хариу урвалын бүтээгдэхүүний хувьд тодорхойлно. Дараа нь Hess-ийн хуультай зэвсэгт мөргөлдөж, эрэлхийлж буй үнэ цэнийг тодорхойлох тэгшитгэлийг гаргадаг.

Тухайн тэгшитгэл дэх эхний ба эцсийн бодисын өмнө систохимийн коэффициентүүдийг харгалзан анхаарч үзэх хэрэгтэй. Хэрэв хариу урвалын энгийн бодисууд байгаа бол тэдгээрийн стандарт дулаан нь тэг байх бөгөөд эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь тооцоонд олсон үр дүнд нөлөөлөхгүй. Бид тодорхой хариу үйлдэл дээр гарсан мэдээллийг ашиглахыг хичээх болно. Жишээлбэл, металлын исэл (Fe ³⁺ ) -аас цэвэр металл үүсэх процесс нь графиттай харилцан үйлчлэлцдэг тул гарын авлагад формацийн стандарт дулаан утгыг олох боломжтой. Төмрийн оксид (Fe ³⁺ ) хувьд энэ нь -822.1 кЖ / моль, графит (энгийн бодис) хувьд тэг юм. Урвалын үр дүнд, нүүрстөрөгчийн дан исэл (CO) үүсэх бөгөөд энэ утга нь 110.5 кЖ / моль, харин чөлөөлөгдсөн төмрийн хувьд үүсэх дулаан нь тэг байна. Тухайн химийн харилцан үйлчлэлийн стандарт хроматын бичлэг нь дараах байдлаар тодорхойлогдоно:

ΔH _о 298 = 3 × (-110.5) - (-822.1) = -331.5 + 822.1 = 490.6 kJ.

Hess-ийн хуулиар хийсэн тоон үзүүлэлтийг шинжилж үзэхэд энэ процесс нь төгсгөлийн хувирал болох нь логалал исэлдээс төмрийн хэмжээг багасгах урвалын энергийг зарцуулдаг гэсэн дүгнэлтийг гаргаж чадна.