Termokimya

Termokimya - fiziki-kimyanın başlıca sahələrindən biri olub, kimyəvi reaksiyalar və ya fiziki çevrilmələrlə əlaqəli istilik enerjisinin öyrənilməsidir. Bir reaksiya enerjini sərbəst buraxa bilər və ya absorbe edə bilər.

Kalorometr


Termokimyəvi rəqəmlərRedaktə

Termokimyəvi rəqəmlər nəzəri və tətbiqi kimyanın bir çox vacib məsələlərinin həllində əsas rol oynayır. Məsələn, bu rəqəmlərdən istifadə edilməklə sənaye əhəmiyyətli müxtəlif kimyəvi proseslərin texnoloji məsələləri (istilik balansı, prosesin optimal rejiminin hesablanması və s.) həll edilir. termokimyəvi rəqəmlərdən həmçinin atomlar və molekullararası rabitə enerjisinin hesablanması, birləşmələrin reaksiya qabiliyyətinin və kimyəvi proseslərin getmə istiqamətinin əvvəlcədən müəyyən edilməsi kimi mühüm problemlərin həllində istifadə olunur. Termokimyəvi rəqəmlərin vasitəsilə müəyyən edilən müasir dövrün vacib praktiki məsələlərindən biri də müxtəlif növ təbii və süni yanacaqların istilik törətmə qabiliyyətinin təyin edilməsidir.

Endotermik reaksiyalar istiliyi udur, ekzotermik reaksiyalar istiliyi verir . Termokimya termodinamika anlayışlarını kimyəvi bağ şəklində enerji anlayışı ilə birləşdirir. Bu mövzuya istilik tutumu, yanma istisi, əmələ gəlmə istiliyi, entalpiya, entropiya, sərbəst enerji və kalori kimi miqdarların hesablamaları daxildir.

TarixiRedaktə

Termokimya iki ümumiləşdirməyə əsaslanır [1].

  1. Lavuazye və Laplas qanunu (1780): Hər hansı bir transformasiyanı müşayiət edən enerji dəyişikliyi, tərs prosesi müşayiət edən enerji dəyişikliyinə bərabər və əksdir. [1]
  2. Hess qanunu (1840): Hər hansı bir transformasiyanı müşayiət edən enerji dəyişikliyi, prosesin bir addımda və ya çox mərhələdə baş verməsindən asılı olmayaraq eynidir.

Bu ifadələr termodinamikanın birinci qanunundan əvvəl (1845) yaranmış və onun formalaşmasına kömək etdi. Lavuazye, Laplas və Hess ayrıca xüsusi istilik və gizli istiliyi araşdırdılar, baxmayaraq ki gizli enerji dəyişikliklərinin inkişafına ən əhəmiyyətli qatqı verən Joseph Joseph idi.

Gustav Kirchhoff 1858-ci ildə reaksiya istiliyinin dəyişməsinin məhsullar və reaktivlər arasındakı istilik tutumunun fərqi ilə verildiyini göstərdi: dΔH / dT = ΔC p .

Bu tənliyin inteqrasiyası bir temperaturda reaksiya istiliyinin başqa bir temperaturda ölçmələrdən qiymətləndirilməsinə imkan verir. [1] [2]

KalorimetriyaRedaktə

İstilik dəyişikliklərinin ölçülməsi, qapalı bir otaqda kalorimetriyadan istifadə edilərək həyata keçirilir. Kameranın istiliyi ya bir termometr, ya da termokupl istifadə edilərək izlənilir və istilik əsas kəmiyyətlərin hesablana qrafik vermək üçün zamana görə tərtib olunur. Müasir kalorimetrlər məlumatların tez oxunmasını təmin etmək üçün tez-tez avtomatik qurğularla təchiz olunur, bunun bir nümunəsi diferensial tarama kalorimetridir (DSC).

SistemlərRedaktə

Bir neçə termodinamiki tərif termokimyada çox faydalıdır. Sistem kainatın öyrənilən xüsusi hissəsidir. Sistem xaricindəki hər şey ətraf və ya mühit sayılır. Sistem ola bilər:

  • izolyasiya olunmuş bomba kalorimetri ətrafa nə enerji, nə də maddə mübadiləsi edə bilməyən (tamamilə) təcrid olunmuş bir sistemdir
  • izolyasiya olunmuş qapalı piston və ya balon istilik və ya maddə deyil, mexaniki işi mübadilə edə bilən, termal olaraq təcrid olunmuş bir sistemdir
  • enerji mübadiləsi edə bilən, amma izolyasiya edilməmiş qapalı piston və ya şar maddə olmayan bir qapalı sistemdir
  • bir qaynar su qabı ətraf ilə həm maddə, həm də enerji mübadiləsi edə biləcəyi açıq bir sistemdir

ProseslərRedaktə

Sistem, xüsusiyyətlərindən biri və ya bir neçəsi dəyişdikdə proses baş verir. Sistemin temperaturu sabit qaldıqda izotermik (eyni temperaturlu) bir proses baş verir. Sistemin təzyiqi sabit qaldıqda izobarik (eyni təzyiqli) proses baş verir. İstilik mübadiləsi olmadıqda bir proses adiabatik olur.

Termokimyəvi tənliklərRedaktə

Termokimyada ayrı-ayrı kimyəvi proseslri və onların istilik effektini birlikdə əyani surətdə təsvir etmək məqsədilə termokimyəvi tənliklərdən istifadə edilir. Beləliklə, kimyəvi reaksiyaların adi tənliklərdən fərqli olaraq, termokimyəvi tənliklərdə reaksiyada iştirak edən maddələrin formulları ilə yanaşı reaksiyanın istilik effekti də göstərilir. Həm də bu vaxt istilik effekti tənliyin sağ hissəsində reaksiya nəticəsində alınan maddələrdən sonra, son illərdə qəbul edilmiş qaydaya əsasən ekzotermik reaksiyalar üçün minus (-), endotermik reaksiyalar üçün (+) işarəsi ilə birbaşa əlavə edilir, ya da nöqtəli vergüldən sonra müvafiq termodinamik funksiyanın (ΔH) iştirakı ilə ayrıca yazılır. Bundan başqa adi tənliklərdən fərqli olaraq, termokimyəvi tənliklərdə hər bir maddənin formulunun yanında aşağıdakı indekslərlə onun halı göstərilir: (q)- qaz, (m) - maye, (b) - bərk, (k) - kristal və s.

Termokimyada istilik effektinin ölü vahidi kimi kaloridən (kal) və ya kilokaloridən (kkal) istifadə edilir. Beynəlxalq vahidlər sistemində isə enerjinin əsas vahidi coul (c) təsdiq edilmişdi:

1kal - 4,1840c-a və ya 1kkal-4,1840kc-a ekvivalentdir. Məsələn,

4NH3(г) + 3O2(г) → 2N2(г) + 6H2O(c), ΔН=-1531 kc

Bu reaksiyadan görünür ki, proses ΔН=-1531 kc istiliyin ayrılması ilə 101 кПа təzyiq altında gedir.

İstinadlarRedaktə

"Thermochemistry" . Encyclopædia Britannica. 26 (11th ed.). 1911. pp. 804–808.

MənbəRedaktə

  • Z.Qarayev "Qeyri-üzvi kimya", Maarif-1975.