Што такое цеплавой эфект рэакцыі

Хоць знаёмства з тэрмінам «цеплавой эфект хімічнай рэакцыі» ў большасці адбываецца на ўроках хіміі, тым не менш ён ужываецца больш шырока. Цяжка ўявіць якую-небудзь вобласць дзейнасці, дзе не выкарыстоўвалася б гэта з'ява.

Прывядзём прыклад толькі некаторых з іх, дзе неабходна веданне таго, што такое цеплавой эфект рэакцыі. У цяперашні час аўтамабільная прамысловасць развіваецца фантастычнымі тэмпамі: колькасць машын штогод павялічваецца ў некалькі разоў. Пры гэтым асноўнай крыніцай энергіі для іх з'яўляецца бензін (альтэрнатыўныя распрацоўкі пакуль знаходзяць сваё ўвасабленне толькі ў адзінкавых прататыпах). Для карэкціроўкі сілы вспыхивания паліва выкарыстоўваюць спецыяльныя асадкі, якія зніжаюць інтэнсіўнасць дэтанацыі. Яскравы прыклад - монометиланилин. Пры ім атрыманні разлічваецца цеплавой эфект рэакцыі, які ў дадзеным выпадку складае -11-19 кДж / моль.

Іншая вобласць ужывання - харчовая прамысловасць. Без сумневу, любы чалавек звяртаў увагу на ўказанне каларыйнасці таго ці іншага прадукту. У дадзеным выпадку каларыйнасць і цеплавой эфект рэакцыі непасрэдна звязаны, так як пры акісленні ежы вылучаецца цеплыня. Карэктуючы сваё харчаванне на аснове гэтых дадзеных, можна дасягнуць істотнага зніжэння масы цела. Нягледзячы на тое, што цеплавой эфект рэакцыі вымяраецца ў джоўль, паміж імі і калорыямі існуе прамая ўзаемасувязь: 4 Дж = 1 ккал. У дачыненні да харчовых прадуктаў звычайна паказваецца разліковае колькасць (маса).

Давайце цяпер звернемся да тэорыі і дамо вызначэнне. Такім чынам, цеплавой эфект паказвае на колькасць цеплыні, якая вылучылася або паглынутай сістэмай, пры праходжанні ў ёй хімічных працэсаў. Варта ўлічваць, што акрамя цеплыні можа генеравацца выпраменьванне. Цеплавой эфект хімічнай рэакцыі лікава роўны рознасці паміж ўзроўнямі энергіі сістэмы: зыходным і рэшткавым. Калі ў працэсе рэакцыі адбываецца паглынанне цяпла з навакольнага прасторы, то кажуць аб эндотермическом працэсе. Адпаведна, вылучэнне цеплавой энергіі характэрна для экзотермического працэсу. Іх даволі проста адрозніваць: калі значэнне сумарнай энергіі, якая вылучылася ў выніку праходжанні рэакцыі, аказваецца больш, чым выдаткаванай для яе пачатку (напрыклад, цеплавая энергія палае паліва), то гэта экзотермия. А вось для раскладання вады і вугалю на вадарод і аксід вугляроду неабходна выдаткаваць дадатковую энергію на награванне, таму мае месца яе паглынанне (эндотермия).

Вылічыць цеплавой эфект рэакцыі можна з дапамогай вядомых формул. У разліках цеплавой эфект пазначаецца літарай Q (або DH). Розніца ў тыпе працэсу (энда або экзо), таму Q = - DH. Тэрмахімічная ўраўненні мяркуюць ўказанне цеплавога эфекту і рэагентаў (верны і зваротны разлік). Асаблівасць падобных раўнанняў у магчымасці пераносу велічыні цеплавых эфектаў і саміх рэчываў у розныя часткі. Магчыма правядзенне почленно аднімання або складання саміх формул, але з улікам агрэгатных станаў рэчываў.

Прывядзём прыклад рэакцый гарэння метану, вугляроду, вадароду:

1) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 890 кДж

2) C + O2 = CO2 + 394 кДж

3) 2H2 + O2 = 2H2O + 572 кДж

Цяпер аднімем 2 і 3 з 1 (правыя часткі з правых, левыя - з левых).

У выніку атрымліваем:

CH4 - C - 2 H4 = 890 - 394 - 572 = - 76 кДж.

Калі усе часткі памножыць на - 1 (прыбраць адмоўнае значэнне), то атрымаем:

C + 2H2 = CH4 + 76 кДж / моль.

Як можна трактаваць вынік? Цеплавой эфект, які адбываецца пры адукацыі метану з вадароду і вугляроду, складзе 76 Дж на кожны моль атрымоўванага газу. Таксама з формул варта, што цеплавая энергія будзе вылучацца, гэта значыць гаворка ідзе пра экзотермическом працэсе. Падобныя разлікі дазваляюць пазбегнуць неабходнасці правядзення непасрэдных лабараторных эксперыментаў, якія часта спалучаныя з цяжкасцямі.