unde Hi si H’i sunt respectiv entalpiile de formare ale reactantilor si produsilor de reactie exprimate in unitati de energie J/mol sau cal/mol. Entalpiile reactantilor si produsilor de rectie depinzand de energia interna depind de starea lor de agregare. De aceea pentru studiul reactiilor chimice trebuie sa se precizeze starea de agregare a reactantilor .
unde Hi si H’i sunt respectiv entalpiile de formare ale reactantilor si produsilor de reactie.
unde Hi si H’i sunt respectiv entalpiile de formare ale reactantilor si produsilor de reactie.
entalpie ▲ H >0; mai mare decat inainte de a se desfasura reactia chimica.
In reactiile izobare exoterme, caldura care este cedata provine din micsorarea entalpiei sistemului, care dupa reactie dispune de o entalpie mai mica ▲ H<0;
Intre caldura de reactie la volum constant Qv si cea la presiune constanta Qp exista urmatoarea relatie ce rezulta din expresia matematica a principiului I al termodinamicii:
Intre caldura de reactie la volum constant Qv si cea la presiune constanta Qp exista urmatoarea relatie ce rezulta din expresia matematica a principiului I al termodinamicii:
ceea ce conduce la relatia : sau H = U +pV (1.19)
Din relatia de mai sus rezulta ca in reactiile chimice in care participa substantele solide sau lichide variatia de volum este foarte mica pV poate fi neglijat si deci
Qp = Qv sau ▲ H = ▲ U
La reactiile chimice dintre reactanti in stare de gaz, cele doua efecte termice sunt diferite numai in cazul proceselor insotite de o variatie mare a volumului sistemului. In aceste reactii cele doua efecte termice se pot calcula plecand de la ecuatia de stare a gazelor perfecte:
pV = ▲ nRT
pentru o variatie n a numarului de moli pV = ▲ nRT si inlocuind in relatiile de mai sus se obtine: (1.20) si (1.21)
n reprezinta variatia numarului de moli de gaz in cursul reactiei chimice si este egala cu diferenta dintre numarul de moli ai produsilor de reactie ’1; ’2; .... ’i si numarul de moli de reactant 1 2 ....i
n reprezinta variatia numarului de moli de gaz in cursul reactiei chimice si este egala cu diferenta dintre numarul de moli ai produsilor de reactie ’1; ’2; .... ’i si numarul de moli de reactant 1 2 ....i
(1.22)
Pentru reactii chimice in care ▲ n >0; ▲ H>U.
Ex : 2CH4(g)→ C2H2(g) +3H2(g)
n =(3+1)-2 =2. Aceste procese sunt insotite de o crestere de volum .
Pentru reactii dintre gaze gaze in care ▲ n <0; ▲ H
Ex : CO(g) + 1/2O2 → CO2(g)
▲ n = 1- (1+1/2) = -0,5. Reactiile de acest tip au loc cu o scadere de volum.
Exista reactii chimice in faza de gaz in care nu se produce o variatie a numarului de moli. In aceste reactii cele doua efecte termice Qp(H) si Qv(U) vor fi egale.
Ex H2 + Cl2 → 2HCl ▲ n=0; ▲ H = ▲ U
Qp = Qv.
Ecuatii termochimice
Ecuatiile termochimice sunt ecuatiile chimice care includ starea de agregare a reactantilor si produsilor de reactie precum si semnul si valoarea efectului termic.
Ecuatiile termochimice se bucura de toate proprietatile ecuatiilor algebrice. De exemplu ecuatia termochimica pentru reducerea oxidului feric se reprezinta astfel pentru reactia endoterma:
Procesele chimice in care sistemul reactant cedeaza caldura mediului exterior se numesc reactii exoterme ▲ H<0.Reactiile chimice in care sistemul reactant absoarbe caldura din mediul exterior ▲ H>0 se numesc reactii endoterme.
Dupa felul reactiei chimice, efectul termic ce o insoteste se numeste caldura de neutralizare (Hneutr), caldura de dizolvare ( Hdiz), caldura de ardere (combustie) Hcomb, caldura de disociere ( Hdisociere) etc.
Entalpiile de reactie pot fi determinate experimental cu ajutorul calorimetretrelor.
Termochimia ca stiinta a luat nastere plecand de la datele experimentale ale termodinamicii clasice fenomenologice si de la baza teoretica creata de principiul I al termodinamicii.
Legile termochimiei se refera la regularitatile urmate de variatia entalpiei H respectiv energia interna U asociata reactiilor chimice.
Legea Laplace-lavoisier arata ca variatia entalpiei ce insoteste o reactie chimica ce se desfasoara intr-un anumit sens, este egala si de semn contrar cu variatia entalpiei asociate reactiei opuse (inverse).
▲ H1 = ▲ - H2 (1.23)
Aceasta lege se aplica la toate procesele fizico-chimice.
