17.8: Термохімічні рівняння
Опалення будинку стає все дорожче. Рішення використовувати газ, нафту, електрику або дрова може бути багатогранним. Частина рішення ґрунтується на тому, яке паливо забезпечить найбільший обсяг виділення енергії при згорянні. Дослідження термохімії можуть бути дуже корисними для отримання достовірної інформації для прийняття цих важливих виборів.
Термохімічне рівняння
При згорянні газу метану виділяється тепло, що робить реакцію екзотермічною. Зокрема, при1mol згорянні метану виділяється 890,4 кілоджоуля теплової енергії. Цю інформацію можна показати як частину збалансованого рівняння:
CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)+890.4kJ
Рівняння говорить нам, що1mol метан поєднується2mol з киснем для отримання1mol вуглекислого газу та2mol води. В процесі,890.4kJ звільняється і так пишеться як продукт реакції. Термохімічне рівняння - це хімічне рівняння, яке включає в себе зміну ентальпії реакції. Процес в вищезгаданому термохімічному рівнянні можна наочно показати на малюнку нижче.

У прикладі спалювання метану зміна ентальпії є негативною, оскільки тепло виділяється системою. Тому загальна ентальпія системи знижується. Теплота реакції - це зміна ентальпії для хімічної реакції. У наведеному вище випадку теплота реакції є−890.4kJ. Термохімічна реакція також може бути записана таким чином:
CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)ΔH=−890.4kJ
Теплоти реакції зазвичай вимірюються в кілоджоулі. Важливо включити фізичні стани реагентів і продуктів в термохімічне рівняння, так як величина їхΔH залежить від цих станів.
Ендотермічні реакції поглинають енергію з оточення в міру протікання реакції. Коли1mol карбонат кальцію розкладається на1mol оксид кальцію і1mol вуглекислий газ, тепло177.8kJ поглинається. Процес показаний наочно на малюнку вище (В). Термохімічна реакція показана нижче.
CaCO3(s)+177.8kJ→CaO(s)+CO2(g)
Оскільки тепло поглинається системою,177.8kJ записується як реагент. Теплота реакції позитивна для ендотермічної реакції.
CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)ΔH=177.8kJ
Спосіб запису реакції впливає на значення зміни ентальпії для реакції. Багато реакцій є оборотними, що означає, що продукт (и) реакції здатний поєднувати та реформувати реагент (и). Якщо реакція пишеться в зворотному напрямку, то ознакаΔH змін. Наприклад, можна написати рівняння реакції оксиду кальцію з вуглекислим газом з утворенням карбонату кальцію:
CaO(s)+CO2(g)→CaCO3(s)+177.8kJ
Реакція екзотермічна і, таким чином, ознака зміни ентальпії негативна.
CaO(s)+CO2(g)→CaCO3(s)ΔH=−177.8kJ
Резюме
- Термохімічне рівняння - це хімічне рівняння, яке включає в себе зміну ентальпії реакції.
- Теплота реакції - це зміна ентальпії для хімічної реакції.