Noţiuni de termochimie, partea II

Bun, dar poate deja vă întrebați care e legătura între toate astea și chimie.

Ei bine, energia stocată în legăturile chimice dintre atomi, deci energia chimică despre care am mai vorbit și la început, este o formă de energie potențială.

Această energie chimică potențială există datorită poziției atomilor din molecule.

La fel ca în cazul proceselor termodinamice studiate la fizică, și în chimie putem să folosim energia din mediul exterior asupra moleculelor,

sau putem să luăm energie din molecule și să o transferăm în exterior. Preferabil ar fi ca în retim să și folosim această energie într-un mod util.

Toate tipurile de reacții chimice și de schimbări fizice pot fi clasificate, în linii mari, în două categorii și anume în reacții endoterme,

și reacții exoterme.

Experimental s-a observat că reacțiile chimice sunt însoțite tot timpul de o schimbare a temperaturii sistemului.

Schimbarea e mai mult sau mai puțin sezizabilă. Acestea sunt numite efecte termice și sunt studiate de termochimie, pe baza principiilor termodinamicii.

Efectul termic ce însoțește o reacție chimică constă în degăjarea sau absorpția de căldură.

Spunem că reacțiile care au loc cu degăjarea de căldură sunt reacții exoterme.

Așadar, orice reacție care eliberează căldură în mediul exterior este o reacție exotermă,

iar aceasta este schema generală a unei reacții exoterme.

Un exemplu de astfel de reacție sunt reacțiile de neutralizare, adică reacțiile care au loc între un acid și o bază.

Și avem aici, drept exemplu, reacția dintre hidroxidul de sodiu și acidul sulfuri.

Cu Q notăm căldura de reacție,

iar în acest caz avem o cantitate Q de căldura de reacție ce dată într-o reacție exotermă.

Măsurăm căldura de reacție în unități de energie, în juli, kilojuli, calorii sau kilocalorii.

Și dacă raportăm la un mol de substanță reactantă, exprimăm căldura de reacție în unități de energie pe mol,

adică în juli pe mol, kilojuli pe mol și tot așa.

În timpul unei reacții chimice pot avea loc și modificări de stări de agregare.

Efectul termic care însoțește o reacție chimică constă în bilanțul dintre energiile absorbite și energiile degajate

și poate fi calculat în funcție de starea de agregare.

De aceea, în ecuațiile termochimice trebuie să indicăm stările de agregare a substanțelor.

Și folosim următoarele notații.

Avem S pentru solid, L pentru lichid, G pentru gaz și Aq pentru substanțele din soluțiile apoase.

Aq vine de la aqua, care înseamnă apă.

Când se specifică starea de agregare pentru bilanțul energiilor absorbite și degajate,

trebuie să ținem seama și de condițiile de temperatură și presiune la care se desfășoară reacția.

Deoarece majoritatea reacțiilor au loc la temperatura camerei și la presiune normală,

s-a convenit că temperatura de 298 K, corespunzătoare unui valor de 25 °C,

și presiunea de o atmosferă se reprezintă condițiile standard în care să se determine căldura de reacție.

Bun, deci am văzut un exemplu de reacție exotermă.

Un alt exemplu este reacția folosită pentru lansarea rachetelor spațiale.

Din reacția de combustie dintre oxigen și hidrogen se formează apă

și în același timp se liberează o cantitate foarte mare de căldură.

Reacția are loc chiar cu explozie.

Toată această energie, liberată în timpul exploziei,

e utilizată pentru lansarea rachetelor în spațiu,

dar și pentru generatoare electrice pentru vehicule sau locuințe.

În continuare să vorbim și despre al doilea tip de reacții.

Reacțiile care au loc cu absorpție de căldură sunt reacții endoterme.

Endo înseamnă înăuntru.

Așadar, o reacție care are loc cu consum de energie din mediul exterior

este o reacție endotermă.

Un exemplu de astfel de reacție este descompunerea sărurilor solide

precum cloratul de potasiu,

aceasta fiind cantitatea de căldură necesară pentru ca reacția să aibă loc,

căldură absorbită din mediul exterior.

Deci, în această lecție, am văzut că de studiul energiei transferate

sub formă de căldură în timpul reacțiilor chimice se ocupa termochimia.

Iar termochimia e considerată o ramură a termodinamicii

deoarece un vas de reacție și conținutul său formează un sistem,

iar reacțiile chimice au loc atunci când se transferă energie

între sistem și mediul exterior.

Și am mai văzut că, într-o reacție exotermă,

sistemul chimic cedează căldura în mediul exterior.

În acest caz, prin convenția de semn în raport cu sistemul,

căldura are semnul minus,

iar într-o reacție endotermă,

sistemul chimic absoarbe căldura de la mediul exterior.

Și în raport cu sistemul, deci cu vasul de reacție,

căldura are semnul plus.