Cap I. NOŢIUNI DE TERMOCHIMIE Efecte termice în reacţiile chimice

Cuprins Natura energiei Căldura de reacţie Fenomene exoterme şi endoterme Entalpia de reacţie Căldura de formare Legea lui Hess

Termeni noi Energia Entalpie de reacţie Căldură de neutralizare Să ne amintim… de la fizică ! Termeni noi Entalpie de reacţie Căldură de neutralizare - căldură de combustie Legea lui Hess Energia în sisteme biologice Energia Este principiul conservării energiei şi al echivalenţei dintre diferitele forme de energie. Capacitatea unui corp de a efectua un lucru, o acţiune Principiul I al termodinamicii Căldura Energia transferată de la un corp cu temperatură mare la un corp cu temperatură mai mică Parametrul de stare al corpului Temperatura

Natura energiei ! Totalitatea experimentelor acumulate în decursul secolelor de către omenire au condus la concluzia că formele de mişcare ale materiei (substanţă şi câmp), determinate de interacţiunile care se manifestă permanent în Univers, se transformă reciproc unele în altele, în raporturi cantitative strict determinate. Acest fapt a permis: pe de o parte introducerea noţiunii de energie ca o măsură comună şi generală a mişcării din natură pentru a exprima cantitativ capacitatea de a efectua lucru mecanic, iar pe de altă parte enunţarea uneia din cele mai generale legi din natură — principiului I al termodinamicii cunoscut şi sub numele de „Legea conservării şi transformării energiei”. „Există un fapt, sau dacă doriţi o lege, ce guvernează fenomenele naturale cunoscute până în prezent, Nu este cunoscută nici o excepţie de la această lege — ea este exactă atât de mult cât ne permit cunoştinţele actuale. Legea se numeşte conservarea energiei: ea stabileşte că există o anumită mărime, pe care o vom numi energie, care nu trebuie să se modifice în numeroasele schimbări pe care natura le suferă. laureatul premiului Nobel, profesorul Richard Feynman

Termochimia : studiază efectele termice asociate reacţiilor chimice REŢINE ! Termochimia : studiază efectele termice asociate reacţiilor chimice Noţiunile pe care le utilizează termochimia, precum şi legile acesteia au la bază principiul I al termodinamicii: ΔE = Q + L Variaţia energiei interne a unui sistem ( ΔE ) este egală cu suma energiilor primite sau cedate de sistem sub formă de lucru mecanic sau căldură. ΔE < 0 rezultă Efinal < Einiţial indică faptul că sistemul cedează energie în mediul exterior ΔE > 0 rezultă Efinal > Einiţial indică faptul că sistemul primeşte energie din mediul exterior OBS ! Starea iniţială se referă la reactanţi, iar starea finală la produşii de reacţie Căldura ( Q ) este fie absorbită,fie degajată în cursul celor mai multe reacţii chimice. Temperatura corpului uman este în general de 36,5°C, deoarece multe dintre reacţiile chimice , cum ar fi oxidarea metabolică a „zahărului” la dioxid de carbon şi apă produce căldură, care menţine corpul cald. O bucată de gheaţă se topeşte când este ţinută în mână,deoarece absoarbe căldură. Aminteşteţi! Ce sunt reacţiile exoterme şi endoterme?

Entalpia de reacţie Cea mai mare parte a transformărilor fizice şi chimice, inclusiv ale sistemelor vii au loc la presiune constantă. Când este vorba de spre căldura cedată sau absorbită la presiune constantă chimiştii folosesc o mărime specială, numită entalpie, notată cu H. Entalpia de reacţie reprezintă variaţia de căldură a reacţiilor chimice, la presiune constantă Entalpia unui sistem nu se poate măsura dar se poate evalua şi calcula variaţia de entalpie, ΔH ( Variaţia de entalpie a unui sistem este egală cu căldura primită sau cedată de un sistem la presiune constantă ) ΔH = Qp ΔH = Hfinal – Hiniţial = Hproduşi – H reactanţi

Într-o reacţie chimică , variaţia de entalpie este egală cu diferenţa dintre suma suma entalpiilor produşilor de reacţie şi suma entalpiilor reactanţilor ΔH =Σnproduşi Hproduşi – Σnreactanţi Hreactanţi Variaţia de entalpia a reacţiei de sinteză a unui mol de substanţă compusă din elementele componente reprezintă entalpia molară de formare a substanţei respective ( se exprimă în kj-mol ). Măsurată în condiţii standard, entalpia molară de formare se numeşte entalpie molară de formare standard şi se notează cu H°f sau ΔH° OBS ! Cu cât ΔH0f a unei substanţe este mai mică (negativă), cu atăt substanţa este mai stabilă.

Aplicaţii I. Calculaţi variaţiile de entalpie în cazul reacţiilor : C(s) + O2 (g)→ CO2(g) C2H4(g) + 3O2 (g)→ CO2(g) + 2H2O(g) II. 2. Se dau următoarele ecuaţii termochimice: H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H = - 68,31 kcal / mol 1/2H2(g) + 1/2 Cl2(g) → HCl(g) ∆H = - 21,83 kcal / mol S(s) + O2(g) → SO2(g) ∆H = - 70,92 kcal / mol Cgrafit + O2(g) → CO2(s) ∆H = - 94,03 kcal / mol Stabilitatea compuşilor rezultaţi creşte în ordinea:………………………………….. Se dau entalpiile de formare: C(s)=0kJ/mol, O2(g)=0kJ/mol, CO2(g)=-393,2kJ/mol, C2H4(g)=52,25kJ/mol, H2O(g)=-214,6kJ/mol,

Dacă ai înţeles…rezolvă următoarele exerciţii !!! I. 1. Definiţi noţiunile : a. Entalpie căldură de formare 2 . Enunţaţi principiul I al termodinamicii II.Calculaţi variaţiile de entalpie în cazul reacţiilor şi arătaţi tipul reacţiilor: C(s) + O2 (g)→ CO2(g) C2H4(g) + 3O2 (g)→ CO2(g) + 2H2O(g) 2Al(sz) + 3/2 O2 (g)→ Al2O3(sz) 2Fe(sz) + 3/2 O2 (g)→ Fe2O3(sz) 30 p puncte Se dau entalpiile de formare: C(s)=0kJ/mol, O2(g)=0kJ/mol, CO2(g)=-393,2kJ/mol, C2H4(g)=52,25kJ/mol, H2O(g)=-214,6kJ/mol, Al(s)=0kJ/mol, Al2O3(s)=-1670kJ/mol, Fe(s)=0kJ/mol, Fe2O3(s)=-821,4kJ/mol

Bibliografie Manuale de clasa a XII / C1 Editura Corint ) G Tănăsescu şi Maria Negoiu ) şi Editura ART Grup Editorial ( l. Vlădescu; I. A. Badea; L.I. Doicin; M Nistor ) Chimie generală - Neneţescu Material propus de : Prof. Angelica Enache Colegiul Tehnic Mihai Viteazu , Vulcan