Termokemio

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Saltu al: navigado, serĉo

Termokemio estas la studo de la energio kaj varmo asociita kun kemiaj reakcioj kaj/aŭ fizikaj transformoj. Reakcio povas liberigi aŭ absorbi energion, kaj fazoŝanĝo povas fari la saman, kiel ekzemple en fandado kaj bolado. Termokemio temas pri tiuj energiŝanĝoj, precipe la energiinterŝanĝo de la sistemo kun ĝia ĉirkaŭaĵo. Termokemio estas utila por antaŭkalkuli la kvantojn de reakciantoj kaj produktoj dum la progreso de donita reakcio. En kombinaĵo kun kalkuloj de la entropio, ĝi estas uzebla por antaŭdiri ĉu reakcio estas spontanea aŭ ne-spontanea, favora aŭ malavantaĝa.

Endotermaj reakcioj absorbas varmon. Eksotermaj reakcioj liberigas varmon. Termokemio kunfandas la konceptojn de termodinamiko kun la koncepto de energio en la formo de kemiaj ligoj. Termokemio ofte inkludas kalkulojn de tiaj kvantoj, kiaj varmokapacito, varmo de bruligado, varmo de formiĝo, entalpio, entropio, kaj libera energio.

La unua glaciokalorimetro en la mondo, uzita en 1782, de Antoine Lavoisier kaj Pierre-Simon Laplace, por determini la varmon eligiitan en diversaj kemiaj ŝanĝoj; kalkuloj estis bazitaj sur la malkovro, fare de Joseph Black, de latenta varmo. Tiuj eksperimentoj markis la fondon de termokemio.

Historio[redakti | redakti fonton]

Termokemio staras sur du ĝeneraligoj. En moderna lingvaĵo:[1]

  1. La leĝo de Lavoisier kaj Laplace (1780): La energioŝanĝo akompananta ajnan transformon estas egala kaj kontraŭa al energioŝanĝo akompananta la inversan procezon.[2]
  2. La leĝo de Hess (1840): La energioŝanĝo akompananta ajnan transformon estas la sama ĉu la procezo okazas en unu paŝo aŭ multaj.

Tiuj deklaroj antaŭis la unuan leĝon de termodinamiko (1845) kaj helpis en ties formuliĝo.

Lavoisier, Laplace kaj Hess ankaŭ esploris varmokapaciton kaj latentan varmon, kvankam estis Joseph Black kiu faris la plej gravajn kontribuojn al la evoluo de latentaj energioŝanĝoj. Gustav Robert Kirchhoff montris en 1858 ke la vario de la varmo de reakcio estas kalkulebla per la diferenco en varmokapacito inter produktoj kaj reakciantoj: dΔH / dT = ΔCp. Integrado de tiu ekvacio kalkulas la varmon de reakcio je unu temperaturo de mezuroj je alia temperaturo.[3][4]

Kalorimetrio[redakti | redakti fonton]

Por mezuri varmoŝanĝojn oni uzas kalorimetrion, kutime en fermita ujo en kiu la esplorata ŝanĝo okazas. La temperaturo de la ujo estas monitorata aŭ uzante termometrontermoparon, kaj de la grafikaĵo de la temperaturo kontraŭ tempo, fundamentaj kvantoj estas kalkuleblaj. Modernaj kalorimetroj ĝenerale havas aŭtomatajn aparatojn por rapide eligi informojn; unu ekzemplo estas la diferenca skana kalorimetrio.

Sistemoj[redakti | redakti fonton]

Pluraj termodinamikaj difinoj estas tre utilaj en termokemio. Sistemo estas la specifa parto de la universo kiu estas studata. Ĉio ekster la sistemo estas konsiderata la ĉirkaŭaĵo aŭ medio. Sistemo povas esti: izolita sistemo - kiam ĝi ne povas interŝanĝi energion aŭ materion kun la medio, kiel ĉe izolita bombokalorimetro; fermita sistemo - kiam ĝi povas interŝanĝi energion sed ne materion kun la ĉirkaŭaĵo, kiel ĉe vapororadiatoro; malferma sistemo - kiam ĝi povas interŝanĝi kaj materion kaj energion kun la ĉirkaŭaĵo, kiel ĉe poto de bolanta akvo.

Procezoj[redakti | redakti fonton]

Sistemo spertas procezon kiam ŝanĝiĝas unu aŭ pli el siaj atributoj. Procezo rilatas al la ŝanĝo de stato. Izoterma (sama temperaturo) procezo okazas kiam la temperaturo de la sistemo restas konstanta. Isobara (sama premo) procezo okazas kiam la premo de la sistemo restas konstanta. Adiabata (neniu varminterŝanĝo) procezo okazas kiam neniu varminterŝanĝo okazas.

Vidu ankaŭ[redakti | redakti fonton]

Referencoj[redakti | redakti fonton]

  1. Perrot, Pierre. (1998) A to Z of Thermodynamics. Oxford University Press. ISBN 0-19-856552-6.
  2. See page 290 of Outlines of Theoretical Chemistry by Frederick Hutton Getman (1918)
  3. Laidler K.J. and Meiser J.H., "Physical Chemistry" (Benjamin/Cummings 1982), p.62
  4. Atkins P. and de Paula J., "Atkins' Physical Chemistry" (8th edn, W.H. Freeman 2006), p.56