ผลกระทบด้านความร้อนของปฏิกิริยาคืออะไร

แม้ว่าความคุ้นเคยกับคำว่า "ผลกระทบความร้อนปฏิกิริยาทางเคมี "ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในวิชาเคมี แต่อย่างไรก็ตามมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น เป็นการยากที่จะจินตนาการพื้นที่ใด ๆ ที่ไม่สามารถใช้ปรากฏการณ์นี้ได้

เราให้ตัวอย่างของบางคนเท่านั้นที่จำเป็นที่จะต้องรู้ว่าความร้อนของปฏิกิริยาเกิดขึ้นได้อย่างไร ขณะนี้อุตสาหกรรมยานยนต์มีการพัฒนาในอัตราที่ยอดเยี่ยม: จำนวนรถยนต์ที่เพิ่มขึ้นเป็นประจำทุกปีหลายครั้ง ในเวลาเดียวกันแหล่งพลังงานหลักสำหรับพวกเขาคือน้ำมันเบนซิน (การออกแบบทางเลือกเพื่อให้ห่างไกลพบศูนย์รวมของพวกเขาเฉพาะในต้นแบบเดียว) เพื่อลดแรงระเบิดของน้ำมันเชื้อเพลิงจะใช้สารเติมแต่งพิเศษซึ่งช่วยลดความรุนแรงของการระเบิด ตัวอย่างที่สดใสคือ monomethylaniline เมื่อได้รับผลกระทบความร้อนของปฏิกิริยาจะถูกคำนวณซึ่งในกรณีนี้คือ -11-19 กิโลจูล / โมล

อีกด้านของการประยุกต์ใช้คืออาหารอุตสาหกรรม ไม่ต้องสงสัยเลยว่าบุคคลใดให้ความสำคัญกับการบ่งชี้ถึงปริมาณแคลอรี่ของผลิตภัณฑ์ใดผลิตภัณฑ์หนึ่ง ในกรณีนี้ค่าความร้อนและผลกระทบด้านความร้อนของปฏิกิริยาเกี่ยวข้องโดยตรงเนื่องจากความร้อนจะถูกปล่อยออกมาเมื่ออาหารถูกทำให้ออกซิไดซ์ การแก้ไขอาหารตามข้อมูลเหล่านี้ทำให้คุณสามารถลดน้ำหนักได้อย่างมาก แม้ว่าผลของความร้อนของปฏิกิริยาจะวัดได้ในจูลมีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างแคลอรี่คือ 4 J = 1 kcal สำหรับผลิตภัณฑ์อาหารปริมาณโดยประมาณ (มวล) มักจะระบุไว้

ให้เราตอนนี้หันไปทฤษฎีและให้คำนิยาม ดังนั้นผลความร้อนแสดงถึงปริมาณของความร้อนที่ปล่อยออกมาหรือถูกดูดซึมโดยระบบเมื่อกระบวนการทางเคมีเกิดขึ้นได้ ควรระลึกไว้ว่านอกเหนือจากความร้อนสามารถสร้างรังสีได้ ผลกระทบทางความร้อนของปฏิกิริยาทางเคมีมีจำนวนเท่ากับความแตกต่างระหว่างระดับพลังงานของระบบคือค่าเริ่มต้นและส่วนที่เหลือ ถ้าในกระบวนการของความร้อนปฏิกิริยาจะถูกดูดซึมจากพื้นที่โดยรอบแล้วกระบวนการ endothermic กล่าวว่า ดังนั้นการปล่อยพลังงานความร้อนเป็นลักษณะของกระบวนการคายความร้อน พวกเขาค่อนข้างง่ายที่จะแยกแยะ: ถ้าค่าพลังงานทั้งหมดที่ปลดปล่อยออกมาอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยามากกว่าพลังงานที่ใช้ไป (เช่นพลังงานความร้อนของเชื้อเพลิงเผาไหม้) แล้วนี่คือความร้อน แต่สำหรับการสลายตัวของน้ำและถ่านหินเป็นไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์จำเป็นที่จะต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นในการทำความร้อนดังนั้นการดูดซับ (endothermy) จะเกิดขึ้น

ผลกระทบความร้อนของปฏิกิริยาสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรที่รู้จักกันดี ในการคำนวณผลความร้อนจะแสดงด้วยตัวอักษร Q (หรือ DH) ความแตกต่างในประเภทของกระบวนการ (endo หรือ exo) ดังนั้น Q = - DH สมการอุณหภาพแสดงให้เห็นถึงผลกระทบด้านความร้อนและน้ำยา (การคำนวณที่ถูกต้องและย้อนกลับ) ความไม่ชอบมาพากลของสมการดังกล่าวคือความเป็นไปได้ในการถ่ายโอนความสำคัญของผลกระทบทางความร้อนและสารไปสู่ส่วนต่างๆ เป็นไปได้ที่จะทำคำโดยการลบหรือเพิ่มสูตรเอง แต่คำนึงถึงสถานะรวมของสาร

ให้เรายกตัวอย่างของปฏิกิริยาการเผาไหม้ของมีเทน, คาร์บอน, ไฮโดรเจน:

1) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 890 kJ

2) C + O2 = CO2 + 394 kJ

3) 2H2 + O2 = 2H2O + 572 kJ

ตอนนี้เราลบ 2 และ 3 จาก 1 (ด้านขวามือจากด้านขวาซ้าย - จากซ้าย)

เป็นผลให้เราได้รับ:

CH4 - C - 2 H4 = 890 - 394 - 572 = - 76 กิโลจูล

ถ้าทุกส่วนคูณด้วย - 1 (ลบค่าลบ) ให้เราได้รับ:

C + 2H2 = CH4 + 76 kJ / mol

คุณสามารถตีความผลลัพธ์ได้อย่างไร? ผลกระทบด้านความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อมีเทนเกิดขึ้นจากไฮโดรเจนและคาร์บอนคือ 76 J สำหรับแต่ละโมลของก๊าซที่ผลิต นอกจากนี้ยังมาจากสูตรที่พลังงานความร้อนจะถูกปลดปล่อยนั่นคือมันเป็นกระบวนการคายความร้อน การคำนวณดังกล่าวช่วยให้หลีกเลี่ยงความจำเป็นในการทดลองห้องปฏิบัติการโดยตรงซึ่งมักเกี่ยวข้องกับความยากลำบาก