وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
گنجایش گرمایی یک گرماسنج را می توان با اندازه گیری تغییر دمای حاصل از مقدار ثابتی انرژی الکتریکی اندازه گرفت. دما معمولا برحسب کلوین یا سلسیوس اندازه گرفته می شود..حل مسائل برای درک بهتر این مطالب...
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

گرما شیمی – بخش سوم

مطالعه و بررسی تغییرات گرما در واکنش های شیمی را گرما شیمی می نامند.


گرما شیمی (3)

در مطلب قبل دانستید که گنجایش گرمایی یک گرماسنج را می توان با اندازه گیری تغییر دمای حاصل از مقدار ثابتی انرژی الکتریکی اندازه گرفت. حال مسائل مربوطه را بررسی می کنیم.
حالت فیزیکی همه واکنش گرها و محصولات، همواره باید در معادلات گرما شیمی مشخص شوند.

گرما شیمی (3)

گرمای آزاد شده در هنگام سوختن 266 گرم فسفر سفید (P4) در هوا را طبق معادله زیر محاسبه می کنیم.

گرما شیمی (3)

حال برای درک بهتر به حل مسائل مربوط به گرما شیمی می پردازیم.

مثال:

گرمای احتراق یک نمونه زغال سنگ 25/1kJ می باشد، حال چند گرم از این زغال سنگ را باید بسوزانیم تا گرمای کافی برای بالا بردن دمای 1530 گرم آب از 283K به 337K را فراهم سازد؟
ابتدا باید فرمولی برای به دست آوردن جرم زغال سنگ سوخته شده بنویسید و سپس اعداد را با توجه به داده های مسئله در جای خود قرار دهید.

گرما شیمی (3)

گرما شیمی (3)

مثال:

گرمای استاندارد واکنش زیر، ∆H° را حساب کنید.
CaO(s) + CO2(g) → CaCO3(s) 

از مقادیر ∆H°f  در جدول های زیر می توانید استفاده کنید. (روی عکس ها کلیک کنید.)

گرما شیمی (3)

گرما شیمی (3)

گرما شیمی (3)

ابتدا معادله زیر را می نویسیم و سپس اعداد را در فرمول قرار می دهیم.

گرما شیمی (3)

گرما شیمی (3)

مثال:

∆H° واکنش زیر را در 25 درجه سانتی گراد محاسبه کنید.
2C2H6(g)+7O2(g)→4CO2(g)+6H2O(ι)
با استفاده از فرمول مسئله بالا می توان این چنین اعداد را جایگزاری نمود.

گرما شیمی (3)

گرما شیمی (3)

در این جا باید توجه داشته باشد که ∆H°fO2(g)=0  می باشد. بنابر تعریف گرمای تشکیل هر عنصر در حالت استاندارد برابر صفر است، بنابراین ∆H°f برم مایع در دمای 25 درجه سانتی گراد و 1atm برابر صفر است اما ∆H°f برم گازی شکل صفر نمی باشد. عنصر باید در پایدارترین حالت باشد تا ∆H°f آن برابر با صفر بشود.

مثال:

گرمای تبخیر H2O(ι) در دمای 298K برابر با 44.1kJ/mol است. با استفاده از نتایج مسئله بالا، ∆H واکنش را محاسبه کنید.

گرما شیمی (3)


این معادله از دو نظر با معادله مسئله بالا تفاوت دارد. همه کمیت های مولی نصف شده اند، بنابراین می توانیم مقادیر محاسبه شده ∆H° را بر 2 تقسیم کنیم. بدین ترتیب، 3120/2=1560kJ/mol  به دست می آید. همچنین یکی از محصولات به جای  3H2O(ι) , 3H2O(g) است. از این رو گرمای واکنش متفاوت خواهد بود.

گرما شیمی (3)

* v مخفف کلمه vaporization به معنی تبخیر است.
برای حل این مسائل چند روش وجود دارد. می توان استدلال کرد که چون برای تبخیر آب گرما لازم است، پس واکنشی که منجر به تشکیل H2O(g) می شود نسبت به واکنشی که H2O(ι) تشکیل می دهد، گرمای کمتری آزاد می کند (کمتر منفی است). مقداری از گرمای ایجاد شده صرف تبخیر آب می شود.

گرما شیمی (3)

از سوی دیگر می توان از قانون ثابت بودن جمع گرماها (قانون هس) استفاده کرد. بنابراین قانون، انرژی آزاد شده در یک واکنش مستقل از مسر واکنش بوده، با جمع جبری تغییرات گرما در مراحل واکنش برابر است. معادله واکنش این مسئله را می توان به دو واکنش که ∆H آنها معلوم است، تبدیل کرد.

گرما شیمی (3)

از جمع جبری دو معاله (الف) و (ب) داریم:

گرما شیمی (3)

مثال:

با استفاده از جدول انرژی های پیوند، جدول شماره 2 می توانید ∆H° واکنش زیر را محاسبه کنید.
H2(g)+I2(g)→2HI(g) 

گرما شیمی (3)

در اینجا چون انرژی پیوند مقدار گرمایی است که برای شکستن پیوند باید جذب شود، همیشه مقدار آن مثبت می باشد و معمولا برحسب kJ/mol بیان می شود. وقتی همه گونه ها در فاز گازی باشند، این امر صدق می کند. گرمای واکنش را می توان با استفاده از معادله زیر محاسبه کرد.

گرما شیمی (3)

بنابراین، واکنش مورد نظر باید تجزیه و تحلیل شود تا پیوندهایی که شکسته می شود و پیوندهایی که تشکیل می شود، تعیین گردد. در واکنش بالا پیوند H-H در ماده اولیه H2(g) و پیوند I-I در ماده اولیه I2(g) شکسته می شود و دو پیوند H-I تشکیل می شود HI(g) . با جایگزین کردن مقادیر، خواهیم داشت:
∆H=[436kJ+151kJ]-[2(299kJ)]=-11kJ 

گرما شیمی (1)
گرما شیمی (2)
منبع:
http://kashanu.ac.ir
مرکز یادگیری سایت تبیان - مرجان سلیمانیان
 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین