Sáng Kiến Kinh Nghiệm Hiệu ứng Nhiệt Của Phản ứng Hóa Học

1.1. Hiệu ứng nhiệt phản ứng.

Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học là nhiêt lượng tỏa ra hay hấp thụ trong các quá trình hóa học dùng để thay đổi nội năng hay entanpi của hệ.[1]

Trong các quá trình hoá học phát nhiệt làm cho nội năng U và entanpy H của hệ giảm xuống tức là ΔU < 0="" và="" δh="">< 0.="" ngược="" lại="" trong="" các="" quá="" trình="" thu="" nhiệt="" thì="" δu=""> 0 và ΔH > 0.

Trong những phản ứng mà chất rắn và chất lỏng tham gia sự biến đổi thể tích là không đáng kể và nếu quá trình thực hiện ở áp suất bé có thể coi pΔU có giá trị rất nhỏ khi đó ΔH ≈ ΔU.

Nếu các phản ứng có chất khí tham gia thì giá trị ΔH và ΔU sẽ khác nhau. Trong trường hợp khí tham gia là lý tưởng:

PV = nRT

pΔV = Δn. RT

n: là biến thiên số mol khí trong phản ứng ở nhiệt độ tuyệt đối T.

R là hằng số khí R = 8,312at.lit / mol. độ

ΔH = ΔU + ΔnRT

Khi Δn = 0 thì ΔH = ΔU

Δn ≠ 0 thì ΔH ≠ ΔU [1]

2.2. Phương trình nhiệt hóa học.

Phương trình nhiệt hoá học là phương trình phản ứng hoá học bình thường có ghi kèm hiệu ứng nhiệt và trạng thái tập hợp của các chất tham gia và thu được sau phản ứng. Đa số các phản ứng xảy ra ở áp suất không thay đổi nên ta xét chủ yếu biến thiên ΔH. [1]

Ví dụ: C( r) +O2 (k)  CO2 (k) ΔH =-395.41 kJ

Kim cương (tinh thể)

C( r) +O2 (k)  CO2 (k) ΔH =-393.51 kJ

Graphit (than chì )

Khi viết phương trình nhiệt hóa học ta cần lưu ý :

 Hệ số của phương trình:

H2(k) +1/2O2(k)  H2O(l) ΔH =-285.84kJ

2H2(k) +O2(k)  2H2O(l) ΔH =-571.68 kJ

 Cần nêu áp suất và nhiệt độ tại đó xác định giá trị entanpi. Thông thường áp suất 1 atm được ghi bằng chỉ số trên 0, nhiệt độ 25oC được ghi bằng chỉ số dưới 298 (K) của kí hiệu ΔH:

H2(k) +1/2O2(k)  H2O(l) ΔH0298 =-285.84 kJ

Áp suất 1 atm, nhiệt độ 2980 K là áp suất tiêu chuẩn và nhiệt độ tiêu chuẩn nhiệt động lực học.

Có thể áp dụng định luật Hess để xác định lí thuyết hiệu ứng nhiệt phản ứng. Về bản chất, định luật là hệ quả của nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học áp dụng cho quá trình hóa học. [2]

Ta quy ước: Quá trình thu nhiệt ΔH>0

Quá trình tỏa nhiệt ΔH

Hiệu ứng nhiệt ΔH của 1 phản ứng ở áp suất không đổi và một nhiệt độ xác định bằng tổng entanpy của các sản phẩm phản ứng trừ đi tổng entanpi của các chất tham gia phản ứng: ΔH = ΣΔHSPpư - ΣΔHchất đầu pư