열화학 : 연구 대상, 법률 및 응용 - 화학

열화학 핸들 2 종 이상과의 반응으로 수행 열 변형에 대한 연구. 열역학의 필수 부분으로 간주되며 열 및 기타 유형의 에너지의 변형을 연구하여 프로세스가 발전하는 방향과 에너지가 어떻게 변하는 지 이해합니다.

마찬가지로 열은 서로 다른 온도에있을 때 두 물체 사이에서 발생하는 열 에너지의 전달을 포함한다는 것을 이해하는 것이 중요합니다. 열 에너지는 원자와 분자가 소유하는 임의의 움직임과 관련된 에너지입니다.

열화학의 기초, 헤스의 법칙을 만든 Germain Hess

따라서 거의 모든 화학 반응에서 에너지가 열에 의해 흡수되거나 방출되는 것처럼 열화학을 통해 발생하는 현상에 대한 분석은 매우 적합합니다.

열화학은 무엇을 연구합니까?

앞서 언급했듯이 열화학은 화학 반응에서 발생하거나 물리적 변형을 수반하는 과정이 발생할 때 열 형태의 에너지 변화를 연구합니다.

이러한 의미에서 더 나은 이해를 위해 주제 내의 특정 개념을 명확히 할 필요가 있습니다.

예를 들어, "시스템"이라는 용어는 연구중인 우주의 특정 부분을 나타내며 "우주"는 시스템과 그 주변 (외부의 모든 것)을 고려하는 것으로 이해됩니다.

따라서 시스템은 일반적으로 반응에서 발생하는 화학적 또는 물리적 변형과 관련된 종으로 구성됩니다. 이러한 시스템은 개방형, 폐쇄 형 및 분리형의 세 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다.

-개방형 시스템은 주변 환경과 물질과 에너지 (열)를 전달할 수있는 시스템입니다.

-폐쇄 된 시스템에서는 물질이 아닌 에너지 교환이 있습니다.

-격리 된 시스템에서는 열의 형태로 물질이나 에너지가 전달되지 않습니다. 이러한 시스템을 "단열"이라고도합니다.

열화학 법칙은 Laplace와 Lavoisier의 법칙과 열역학 제 1 법칙의 선구자 인 Hess의 법칙과 밀접하게 관련되어 있습니다.

프랑스 Antoine Lavoisier (중요한 화학자이자 귀족)와 Pierre-Simon Laplace (유명한 수학자, 물리학 자 및 천문학 자)가 제시 한 원칙은 다음과 같이 검토합니다. 역반응의 에너지 변화와는 반대로”.

같은 맥락에서 원래 스위스 출신의 러시아 화학자 Germain Hess가 제정 한 법칙은 열화학 설명의 초석입니다.

이 원칙은 에너지가 생성되거나 파괴 될 수없고 변형 될 뿐이라는 사실을 의미하는 에너지 보존 법칙에 대한 그의 해석에 기초합니다.

헤스의 법칙은 다음과 같이 제정 될 수 있습니다. "반응이 한 단계에서 수행 되든 여러 단계에서 수행 되든 화학 반응의 총 엔탈피는 동일합니다."

총 엔탈피는 생성물의 엔탈피의 합에서 반응물의 엔탈피의 합을 뺀 값 사이의 뺄셈으로 주어집니다.

시스템의 표준 엔탈피가 변경된 경우 (25 ° C 및 1atm의 표준 조건에서) 다음 반응에 따라 도식화 할 수 있습니다.

ΔH _반응 = ΣΔH _(생성물) -ΣΔH _(반응물)

이 원리를 설명하는 또 다른 방법은 엔탈피 변화가 반응이 일정한 압력에서 발생했을 때 반응의 열 변화를 의미한다는 것을 알고, 시스템의 순 엔탈피 변화가 경로에 의존하지 않는다는 것입니다. 초기 상태와 최종 상태 사이.

이 법칙은 본질적으로 열화학과 연결되어있어서 다른 법칙에 영감을 준 것이 혼동되기도합니다. 따라서이 법칙을 밝히기 위해서는 에너지 보존 원칙에도 뿌리를두고 있다고 말해야합니다.

따라서 열역학은 열을 에너지 전달의 한 형태 (열화학과 같은)로 고려할뿐만 아니라 내부 에너지 (U)와 같은 다른 형태의 에너지도 포함합니다.

따라서 시스템의 내부 에너지 (ΔU)의 변화는 초기 상태와 최종 상태 간의 차이 (헤스의 법칙에서 볼 수 있음)로 주어집니다.

내부 에너지가 동일한 시스템의 운동 에너지 (입자의 움직임)와 위치 에너지 (입자 간의 상호 작용)로 구성되어 있다는 점을 고려하면 각각의 상태와 특성 연구에 기여하는 다른 요인이 있다고 추론 할 수 있습니다. 체계.

열화학에는 여러 응용 분야가 있으며 그중 일부는 아래에 언급됩니다.

-열량계를 사용하여 특정 반응에서 에너지 변화를 측정합니다 (특정 분리 시스템에서 열 변화 측정).

-직접 측정으로 알 수없는 경우에도 시스템의 엔탈피 변화 추론.

-유기 금속 화합물이 전이 금속으로 형성 될 때 실험적으로 생성 된 열전달 분석.

-금속과 폴리아민의 배위 화합물에서 주어진 에너지 변환 (열 형태) 연구.

-금속에 결합 된 β- 디케 톤 및 β- 디케 토 네이트의 금속-산소 결합 엔탈피 측정.

이전 애플리케이션에서와 같이 열화학은 다른 유형의 에너지 또는 상태 기능과 관련된 많은 수의 매개 변수를 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 이는 주어진 시간에 시스템의 상태를 정의하는 것입니다.

열화학은 적정 열량계에서와 같이 화합물의 수많은 특성 연구에도 사용됩니다.