THERMOCHEMIE: WAS ES STUDIERT, GESETZE UND ANWENDUNGEN - CHEMIE - 2025

Die Thermochemikalie befasst sich mit der Untersuchung von Wärmemodifikationen, die bei Reaktionen zwischen zwei oder mehr Spezies durchgeführt werden. Es wird als wesentlicher Bestandteil der Thermodynamik angesehen, die die Umwandlung von Wärme und anderen Energiearten untersucht, um zu verstehen, in welche Richtung sich Prozesse entwickeln und wie sich ihre Energie ändert.

Ebenso ist es wichtig zu verstehen, dass Wärme die Übertragung von Wärmeenergie beinhaltet, die zwischen zwei Körpern auftritt, wenn sie unterschiedliche Temperaturen haben; während die Wärmeenergie diejenige ist, die mit der zufälligen Bewegung der Atome und Moleküle verbunden ist.

Germain Hess, Schöpfer des Hessschen Gesetzes, grundlegend für die Thermochemie

Da bei fast allen chemischen Reaktionen Energie mittels Wärme absorbiert oder freigesetzt wird, ist die Analyse der durch Thermochemie auftretenden Phänomene von großer Relevanz.

Was studiert die Thermochemie?

Wie bereits erwähnt, untersucht die Thermochemie die Energieänderungen in Form von Wärme, die bei chemischen Reaktionen oder bei Prozessen mit physikalischen Umwandlungen auftreten.

In diesem Sinne ist es notwendig, bestimmte Konzepte innerhalb des Themas zu klären, um es besser zu verstehen.

Zum Beispiel bezieht sich der Begriff "System" auf das spezifische Segment des Universums, das untersucht wird, wobei "Universum" als die Betrachtung des Systems und seiner Umgebung (alles außerhalb davon) verstanden wird.

Ein System besteht also im Allgemeinen aus den Spezies, die an den chemischen oder physikalischen Umwandlungen beteiligt sind, die bei den Reaktionen auftreten. Diese Systeme können in drei Typen eingeteilt werden: offen, geschlossen und isoliert.

- Ein offenes System ermöglicht die Übertragung von Materie und Energie (Wärme) auf die Umgebung.

- In einem geschlossenen System findet der Austausch von Energie statt, aber nicht von Materie.

- In einem isolierten System findet keine Übertragung von Materie oder Energie in Form von Wärme statt. Diese Systeme werden auch als "adiabatisch" bezeichnet.

Rechtsvorschriften

Die Gesetze der Thermochemie sind eng mit dem Laplace- und Lavoisier-Gesetz sowie dem Hess-Gesetz verbunden, die die Vorläufer des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik sind.

Das Prinzip des französischen Antoine Lavoisier (bedeutender Chemiker und Adliger) und Pierre-Simon Laplace (berühmter Mathematiker, Physiker und Astronom) besagt, dass „die Veränderung der Energie, die sich in jeder physikalischen oder chemischen Umwandlung manifestiert, gleich groß und bedeutsam ist entgegen der Änderung der Energie der Umkehrreaktion “.

Hess 'Gesetz

Ebenso ist das Gesetz des aus der Schweiz stammenden russischen Chemikers Germain Hess ein Eckpfeiler für die Erklärung der Thermochemie.

Dieses Prinzip basiert auf seiner Interpretation des Energieerhaltungsgesetzes, das sich auf die Tatsache bezieht, dass Energie nicht erzeugt oder zerstört, sondern nur transformiert werden kann.

Das Hesssche Gesetz kann folgendermaßen erlassen werden: "Die Gesamtenthalpie bei einer chemischen Reaktion ist dieselbe, unabhängig davon, ob die Reaktion in einem einzigen Schritt oder in einer Folge von mehreren Schritten durchgeführt wird."

Die Gesamtenthalpie wird als Subtraktion zwischen der Summe der Enthalpie der Produkte minus der Summe der Enthalpie der Reaktanten angegeben.

Im Falle einer Änderung der Standardenthalpie eines Systems (unter Standardbedingungen von 25 ° C und 1 atm) kann diese gemäß der folgenden Reaktion schematisiert werden:

ΔH- _Reaktion = ΣΔH _(Produkte) - ΣΔH _(Reaktanten)

Eine andere Möglichkeit, dieses Prinzip zu erklären, wenn man weiß, dass sich die Änderung der Enthalpie auf die Änderung der Wärme in Reaktionen bezieht, wenn sie bei konstantem Druck auftreten, besteht darin, zu sagen, dass die Änderung der Nettoenthalpie eines Systems nicht vom eingeschlagenen Weg abhängt. zwischen Anfangs- und Endzustand.

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Dieses Gesetz ist so eng mit der Thermochemie verbunden, dass es manchmal verwirrt ist, welches das andere inspirierte; Um dieses Gesetz zu beleuchten, muss man zunächst sagen, dass es auch im Prinzip der Energieeinsparung verwurzelt ist.

Die Thermodynamik berücksichtigt also nicht nur Wärme als Form der Energieübertragung (wie die Thermochemie), sondern umfasst auch andere Energieformen wie die innere Energie (U).

Die Variation der inneren Energie eines Systems (ΔU) ergibt sich also aus der Differenz zwischen seinem Anfangs- und Endzustand (wie im Hessschen Gesetz zu sehen).

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die innere Energie aus der kinetischen Energie (Bewegung der Partikel) und der potentiellen Energie (Wechselwirkungen zwischen den Partikeln) desselben Systems besteht, kann geschlossen werden, dass es andere Faktoren gibt, die zur Untersuchung des Zustands und der Eigenschaften jedes einzelnen beitragen System.

Anwendungen

Die Thermochemie hat mehrere Anwendungen, von denen einige nachstehend erwähnt werden:

- Bestimmung der Energieänderungen bei bestimmten Reaktionen mittels Kalorimetrie (Messung von Wärmeänderungen in bestimmten isolierten Systemen).

- Ableitung von Enthalpieänderungen in einem System, auch wenn diese durch direkte Messung nicht bekannt sind.

- Analyse der Wärmeübertragungen, die experimentell bei der Bildung metallorganischer Verbindungen mit Übergangsmetallen entstehen.

- Untersuchung von Energieumwandlungen (in Form von Wärme) in Koordinationsverbindungen von Polyaminen mit Metallen.

- Bestimmung der Enthalpien der Metall-Sauerstoff-Bindung von an Metalle gebundenen β-Diketonen und β-Diketonaten.

Wie in früheren Anwendungen kann die Thermochemie verwendet werden, um eine große Anzahl von Parametern zu bestimmen, die mit anderen Arten von Energie- oder Zustandsfunktionen verbunden sind, die den Zustand eines Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt definieren.

Die Thermochemie wird auch zur Untersuchung zahlreicher Eigenschaften von Verbindungen verwendet, wie beispielsweise bei der Titrationskalorimetrie.

Verweise

1. Wikipedia. (sf). Thermochemie. Von en.wikipedia.org wiederhergestellt
2. Chang, R. (2007). Chemie, 9. Auflage. Mexiko: McGraw-Hill.
3. LibreTexts. (sf). Thermochemie - Ein Rückblick. Abgerufen von chem.libretexts.org
4. Tyagi, P. (2006). Thermochemie. Von books.google.co.ve wiederhergestellt
5. Ribeiro, MA (2012). Thermochemie und ihre Anwendungen auf chemische und biochemische Systeme. Erhalten von books.google.co.ve
6. Singh, NB, Das, SS und Singh, AK (2009). Physikalische Chemie, Band 2. Von books.google.co.ve wiederhergestellt