เทอร์โมเคมีจัดการศึกษาการปรับเปลี่ยนความร้อนที่ทำในปฏิกิริยาระหว่างสิ่งมีชีวิตสองชนิดขึ้นไป ถือเป็นส่วนสำคัญของอุณหพลศาสตร์ซึ่งศึกษาการเปลี่ยนแปลงของความร้อนและพลังงานประเภทอื่น ๆ เพื่อทำความเข้าใจทิศทางที่กระบวนการพัฒนาและพลังงานของพวกมันแตกต่างกันอย่างไร
ในทำนองเดียวกันจำเป็นต้องเข้าใจว่าความร้อนเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนพลังงานความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างสองร่างเมื่ออยู่ที่อุณหภูมิต่างกัน ในขณะที่พลังงานความร้อนเป็นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่แบบสุ่มที่อะตอมและโมเลกุลมีอยู่
Germain Hess ผู้สร้างกฎของ Hess ซึ่งเป็นพื้นฐานของอุณหเคมี
ดังนั้นในปฏิกิริยาเคมีเกือบทั้งหมดจะถูกดูดซับหรือปล่อยพลังงานโดยใช้ความร้อนการวิเคราะห์ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นผ่านทางอุณหเคมีจึงมีความเกี่ยวข้องอย่างมาก
เทอร์โมเคมีเรียนอะไร?
ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้เทอร์โมเคมีจะศึกษาการเปลี่ยนแปลงพลังงานในรูปของความร้อนที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาเคมีหรือเมื่อกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเกิดขึ้น
ในแง่นี้จึงจำเป็นต้องชี้แจงแนวคิดบางอย่างในหัวข้อนี้เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น
ตัวอย่างเช่นคำว่า "ระบบ" หมายถึงส่วนเฉพาะของเอกภพที่กำลังศึกษา "เอกภพ" ถูกเข้าใจว่าเป็นการพิจารณาระบบและสภาพแวดล้อม (ทุกสิ่งที่อยู่ภายนอก)
ดังนั้นระบบโดยทั่วไปประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีหรือทางกายภาพที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยา ระบบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท: เปิดปิดและแยก
- ระบบเปิดคือระบบที่ช่วยให้สามารถถ่ายเทสสารและพลังงาน (ความร้อน) กับสภาพแวดล้อมได้
- ในระบบปิดมีการแลกเปลี่ยนพลังงาน แต่ไม่สำคัญ
- ในระบบแยกจะไม่มีการถ่ายเทสสารหรือพลังงานในรูปของความร้อน ระบบเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า "อะเดียแบติก"
กฎหมาย
กฎของเทอร์โมเคมีเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับกฎของ Laplace และ Lavoisier เช่นเดียวกับกฎของ Hess ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของกฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์
หลักการที่นำเสนอโดย Antoine Lavoisier ชาวฝรั่งเศส (นักเคมีและขุนนางคนสำคัญ) และ Pierre-Simon Laplace (นักคณิตศาสตร์นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ที่มีชื่อเสียง) ได้ทบทวนว่า "การเปลี่ยนแปลงพลังงานที่ปรากฏในการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือทางเคมีใด ๆ มีขนาดและความหมายเท่ากัน ตรงกันข้ามกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานของปฏิกิริยาผกผัน”.
กฎหมายของ Hess
ในหลอดเลือดดำเดียวกันกฎหมายที่กำหนดโดยนักเคมีชาวรัสเซียซึ่งมีพื้นเพมาจากประเทศสวิตเซอร์แลนด์ Germain Hess เป็นรากฐานที่สำคัญสำหรับคำอธิบายของอุณหเคมี
หลักการนี้ขึ้นอยู่กับการตีความกฎการอนุรักษ์พลังงานของเขาซึ่งหมายถึงความจริงที่ว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้มีเพียงการเปลี่ยนรูปเท่านั้น
กฎของเฮสส์สามารถบัญญัติได้ด้วยวิธีนี้: "เอนทาลปีทั้งหมดในปฏิกิริยาเคมีเหมือนกันไม่ว่าปฏิกิริยาจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้นตอนตามลำดับ"
เอนทัลปีทั้งหมดถูกกำหนดให้เป็นการลบระหว่างผลรวมของเอนทัลปีของผลิตภัณฑ์ลบด้วยผลรวมของเอนทัลปีของสารตั้งต้น
ในกรณีของการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีมาตรฐานของระบบ (ภายใต้เงื่อนไขมาตรฐาน 25 ° C และ 1 atm) สามารถจัดทำแผนผังได้ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:
ΔH ปฏิกิริยา = ΣΔH (ผลิตภัณฑ์) - ΣΔH (สารตั้งต้น)
อีกวิธีหนึ่งในการอธิบายหลักการนี้โดยรู้ว่าการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีหมายถึงการเปลี่ยนแปลงความร้อนในปฏิกิริยาเมื่อเกิดขึ้นที่ความดันคงที่คือการบอกว่าการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีสุทธิของระบบไม่ได้ขึ้นอยู่กับเส้นทางที่ตามมา ระหว่างสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้าย
กฎข้อแรกของอุณหพลศาสตร์
กฎหมายนี้มีความเชื่อมโยงกับเทอร์โมเคมีอย่างแท้จริงซึ่งบางครั้งก็สับสนซึ่งเป็นสิ่งที่สร้างแรงบันดาลใจให้อีกฝ่าย ดังนั้นเพื่อให้เข้าใจถึงกฎหมายนี้เราต้องเริ่มต้นด้วยการบอกว่ามันมีรากฐานมาจากหลักการอนุรักษ์พลังงานด้วย
ดังนั้นอุณหพลศาสตร์ไม่เพียง แต่คำนึงถึงความร้อนเป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายเทพลังงาน (เช่นเทอร์โมเคมี) แต่ยังเกี่ยวข้องกับพลังงานในรูปแบบอื่น ๆ ด้วยเช่นพลังงานภายใน (U)
ดังนั้นความแปรผันของพลังงานภายในของระบบ (ΔU) จึงได้รับจากความแตกต่างระหว่างสถานะเริ่มต้นและสถานะสุดท้าย (ดังที่เห็นในกฎของ Hess)
เมื่อพิจารณาว่าพลังงานภายในประกอบด้วยพลังงานจลน์ (การเคลื่อนที่ของอนุภาค) และพลังงานศักย์ (ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาค) ของระบบเดียวกันจึงสามารถอนุมานได้ว่ามีปัจจัยอื่น ๆ ที่นำไปสู่การศึกษาสถานะและคุณสมบัติของแต่ละ ระบบ.
การประยุกต์ใช้งาน
อุณหเคมีมีการใช้งานหลายอย่างซึ่งบางส่วนจะกล่าวถึงด้านล่าง:
- การกำหนดการเปลี่ยนแปลงพลังงานในปฏิกิริยาบางอย่างโดยใช้การวัดความร้อน (การวัดการเปลี่ยนแปลงความร้อนในระบบแยกบางระบบ)
- การหักการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีในระบบแม้ว่าจะไม่สามารถทราบได้ด้วยการวัดโดยตรงก็ตาม
- การวิเคราะห์การถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากการทดลองเมื่อสารประกอบออร์แกโนเมทัลลิกเกิดขึ้นกับโลหะทรานซิชัน
- การศึกษาการเปลี่ยนรูปพลังงาน (ในรูปของความร้อน) ที่ให้ในสารประกอบโคออร์ดิโอโพลีเอมีนกับโลหะ
- การกำหนดเอนทัลปีของพันธะโลหะกับออกซิเจนของβ-diketones และβ-diketonates ที่ผูกกับโลหะ
เช่นเดียวกับในแอปพลิเคชันก่อนหน้านี้เทอร์โมเคมีสามารถใช้เพื่อกำหนดพารามิเตอร์จำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับฟังก์ชันพลังงานหรือสถานะประเภทอื่นซึ่งเป็นตัวแปรที่กำหนดสถานะของระบบในช่วงเวลาที่กำหนด
อุณหเคมียังใช้ในการศึกษาคุณสมบัติต่างๆของสารประกอบเช่นเดียวกับการไตเตรทแคลอรี่
อ้างอิง
- วิกิพีเดีย (เอสเอฟ) อุณหเคมี. สืบค้นจาก en.wikipedia.org
- ช้าง, ร. (2550). เคมีรุ่นที่เก้า. เม็กซิโก: McGraw-Hill
- LibreTexts (เอสเอฟ) อุณหเคมี - บทวิจารณ์ สืบค้นจาก chem.libretexts.org
- ไทอากิพี. (2549). อุณหเคมี. กู้คืนจาก books.google.co.th
- Ribeiro, MA (2012). อุณหเคมีและการประยุกต์ใช้กับระบบเคมีและชีวเคมี ได้มาจาก books.google.co.ve
- Singh, NB, Das, SS และ Singh, AK (2009) เคมีเชิงฟิสิกส์เล่ม 2 กู้คืนจาก books.google.co.ve