Vaikka tunne termi "lämpövaikutuskemiallinen reaktio "tapahtuu enemmistö kemian oppitunteja, mutta sitä sovelletaan laajemmin. On vaikea kuvitella mitään toiminta-aluetta, jossa tätä ilmiötä ei käytetä.
Annamme esimerkin vain joistakin niistä, missäon tarpeen tietää, mikä reaktiolämpövaikutus on. Tällä hetkellä autoteollisuus kehittyy loistavasti: autojen määrä kasvaa vuosittain useita kertoja. Samanaikaisesti niiden tärkein energialähde on bensiini (vaihtoehtoiset mallit toistaiseksi toteavat, että niiden suoritusmuoto on vain yksittäisissä prototyypeissä). Polttoaineen repimisvoiman korjaamiseksi käytetään erityisiä lisäaineita, jotka vähentävät räjähdyksen voimakkuutta. Väkevä esimerkki on monometyylianiliini. Kun se vastaanotetaan, lasketaan reaktion lämpövaikutus, joka tässä tapauksessa on -11-19 kJ / mol.
Toinen soveltamisala on ruokateollisuudelle. Epäilemättä jokainen kiinnitti huomiota tietyn tuotteen kalorisisältöön. Tässä tapauksessa reaktion lämpöarvo ja lämpövaikutus liittyvät suoraan, koska lämpö vapautuu, kun elintarvike hapetetaan. Ruokavalion korjaaminen näiden tietojen perusteella voi vähentää huomattavasti ruumiinpainoa. Huolimatta siitä, että reaktiolämpövaikutus mitataan jouleina, niiden välinen suhde ja kalorit ovat suorassa suhteessa: 4 J = 1 kcal. Elintarvikkeille arvioidaan yleensä arvioitu määrä (massa).
Kääntäkäämme nyt teoriaan ja annamääritelmä. Joten lämpövaikutus ilmaisee järjestelmän vapauttamasta tai absorboidusta lämmön määrästä, kun siinä tapahtuu kemiallisia prosesseja. On pidettävä mielessä, että lämmön lisäksi säteilyä voidaan tuottaa. Kemiallisen reaktion lämpövaikutus on numeerisesti yhtä suuri kuin järjestelmän energiatasojen ero: alku- ja jäljelle jäävä. Jos reaktioprosessissa lämpö imeytyy ympäröivästä tilasta, niin sanotaan endoterminen prosessi. Näin ollen lämpöenergian vapautuminen on ominaista eksotermiselle prosessille. Ne ovat melko yksinkertaisia erottaa: jos reaktion seurauksena vapautuneen kokonaisenergia-arvon arvo on suurempi kuin siihen käytetty energia (esimerkiksi polttopolttoaineen lämpöenergia), tämä on eksoterminen. Mutta veden ja hiilen hajoamiseen vedyksi ja hiilimonoksidiksi on tarpeen käyttää ylimääräistä energiaa lämmitykseen, joten sen imeytyminen (endotermia) tapahtuu.
Reaktion lämpövaikutus voidaan laskea käyttäentunnettuja kaavoja. Laskelmissa lämpövaikutus on merkitty kirjaimella Q (tai DH). Prosessin tyypin (endo tai exo) ero, siis Q = - DH. Termokemiallisissa yhtälöissä on merkintä lämpövaikutuksesta ja reagensseista (oikea ja käänteinen laskenta). Tällaisten yhtälöiden erityispiirteenä on mahdollisuus siirtää lämpövaikutusten suuruus ja itse aineet eri osiin. On mahdollista suorittaa kaavojen itsensä vähentäminen tai vähentäminen itse, mutta ottaen huomioon aineiden yhteenlasketut tilat.
Antakaamme esimerkkiä metaanin, hiilen ja vetyreaktion palamisreaktioista:
1) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H20 + 890 kJ
2) C + 02 = CO2 + 394 kJ
3) 2H2 + 02 = 2H20 + 572 kJ
Nyt vähennetään 2 ja 3 1 (oikeanpuoleiset sivut oikealta vasemmalta vasemmalta).
Tuloksena saamme:
CH4-C-2H4 = 890 - 394 - 572 = - 76 kJ.
Jos kaikki osat kerrotaan - 1: llä (poista negatiivinen arvo), saamme:
C + 2H2 = CH4 + 76 kJ / mol.
Miten voit tulkita tulosta?Lämpövaikutus, joka syntyy, kun metaania muodostuu vedystä ja hiilestä, on 76 J kullekin tuotetun kaasun moolille. Kaavojen mukaan lämmönergia vapautuu, eli se on eksoterminen prosessi. Tällaiset laskelmat mahdollistavat välittömien laboratoriokokeiden välttämisen, joihin liittyy usein vaikeuksia.
