에너지 및 화학 반응

모두 화학 반응 그와 함께 에너지의 변화, 그것에 참여하는 물질의 변형으로 인해. 에너지는 다양한 방식으로 나타날 수 있습니다.

• 뜨거운
• 내부 에너지
• 활성화 에너지

화학 반응의 열

그만큼 화합물 분자 그들은에 의해 형성됩니다 에너지를 전달하는 링크 포함되어 원자를 함께 유지합니다. 화학 반응이 일어나면 참여 분자는 이들 중 일부를 깨는 링크는 에너지의 변화를 유발합니다. 일반적으로 열의 변화로 나타납니다.

그만큼 뜨거운 화학 반응에서 그것은 엔탈피 (H), 이것은 일정한 압력에 가해지는 열 변화를 설명하는 열역학적 양입니다. 몰당 칼로리로 측정됩니다. (cal / mol), 그리고 다음 공식으로 반응의 각 화합물에 대해 계산됩니다.

ΔH = mCpΔT

어디:

ΔH: 물질의 엔탈피 변화

m: 반응에 참여하는 물질의 질량

Cp: 물질의 일정한 압력에서 비열

ΔT: 반응의 온도 변화

그들이 화학 반응에 참여하면 요소의 엔탈피는 0으로 간주됩니다. 그것들을 형성하는 데 에너지가 투자되지 않았기 때문입니다.

완전한 반응의 경우 형식은 다음과 같습니다.

2A + B-> 3C + D

엔탈피는 빼기를 수행 한 결과입니다.

반응의 엔탈피 = 생성물의 엔탈피-반응물의 엔탈피

ΔH_반응 = ΔH (3C + D)-ΔH (2A + B)

각 엔탈피 계수를 지닐 것이다 물질이 반응에서 작용하는 물질 (몰 수. A의 경우이 경우 2이고 엔탈피 값을 곱할 것입니다.

예를 들어, 프로판 연소 반응의 경우 :

씨₃H₈(g) + 5O₂(g)-> 3CO₂(g) + 4H₂O (l)

ΔH씨₃H₈ = -24820 cal / mol

ΔH또는₂ = 0 cal / mol

ΔHCO₂ = -94050 cal / mol

ΔHH₂O = -68320 cal / mol

반응의 엔탈피 = 생성물의 엔탈피-반응물의 엔탈피

ΔH_반응 = [3 (-94050cal / mol) + 4 (-68320cal / mol)]-[-24820cal / mol + 5 (0)]

ΔH_반응 = [-282150 + (-273280)] – (-24820)

ΔH_반응 = -555430 + 24820

ΔH_반응 = -530610 cal / mol

열에 따른 화학 반응의 유형

화학 반응은 열에 따라 두 가지 유형으로 분류됩니다.

• 발열 반응
• 흡열 반응

그만큼 발열 반응 상호 작용하는 동안 물질이 열을 방출하는 것입니다. 예를 들어 물과 접촉하는 강산의 경우입니다. 솔루션이 예열됩니다. 또한 이산화탄소 CO와 함께 불의 형태로 열을 방출하는 탄화수소의 연소에서도 발생합니다.₂ 및 수증기 H₂또는.

그만큼 흡열 반응 반응을 시작하려면 반응물이 열을 받아야합니다. 제품이 생성되기 시작하는 것은 특정 열에서 비롯됩니다. 예를 들어, 질소 산화물이 생성되는 경우가 여기에 해당합니다.이 경우 산소와 질소가 화합물로 결합하는 과정에서 많은 양의 열이 있어야합니다.

화학 반응의 내부 에너지

그만큼 내부 에너지 물질의 (U, E)는 모든 입자의 운동 에너지와 잠재적 에너지의 합입니다. 이 크기는 화학 반응에 개입합니다. 엔탈피 계산:

ΔH = ΔU + PΔV

이 엔탈피 공식은 다음과 같이 쓰여진 열역학 제 1 법칙을 기반으로합니다.

ΔQ = ΔU-ΔW

어디:

큐: 열역학적 시스템의 열 (화학 반응 일 수 있음). 엔탈피처럼 몰당 칼로리로 측정됩니다.

또는: 열역학 시스템의 내부 에너지.

W : 열역학 시스템의 기계적 작업이며 압력과 부피 변화 (PΔV)의 곱으로 계산됩니다.

화학 반응의 활성화 에너지

그만큼 활성화 에너지 다음과 같이 화학 반응의 시작을 결정하는 에너지의 양입니다.

• 활성화 에너지가 너무 짧다, 반응은 자발적인즉, 자체적으로 시작되고 접촉하는 것만으로 시약이 변형됩니다.
• 활성화 에너지가 낮다, 상호 작용을 시작하려면 시약에 약간의 에너지를 추가해야합니다.
• 활성화 에너지가 높다, 반응이 일어나기 위해서는 충분한 에너지를 투자해야합니다.
• 활성화 에너지가 그것은 매우 높다, 우리는 소위 촉매, 더 쉽게 접근 할 수 있습니다.

그만큼 촉매 그들은 화학 반응에 참여하지 않고 변형을 가속화하는 화학 물질입니다. 활성화 에너지 감소 반응물이 생성물이되기 시작합니다.

예를 들어 자발적인 반응은 인간의 대사에서 발견되는 반응입니다. 아세토 아세테이트의 자발적인 탈 카르 복 실화 케톤체의 합성 방식으로 아세톤이됩니다. 수행 할 효소가 필요하지 않습니다.

화학적 평형과 르샤 틀리에의 법칙

LeChatelier의 법칙은 화학 반응의 평형을 지배하는 법칙이며 다음과 같이 말합니다.

"평형 상태의 화학 반응에 주어진 모든 자극은 평형의 다른 지점까지 대응함으로써 반응하게 만들 것입니다."

LeChatelier의 법칙은 압력, 부피 및 농도 변수에 따라 설명 할 수 있습니다.

• 인지 어떤지 압력을 높이다 반응에 대해 반응물 또는 생성물을 향해 더 적은 몰이 생성되는 곳으로 향합니다.
• 인지 어떤지 압력을 줄이다 반응으로, 이것은 반응물 또는 생성물쪽으로 더 많은 몰이 생성되는 곳으로 갈 것입니다.
• 인지 어떤지 온도를 높이다 반응으로, 직접 방식 (반응물에서 생성물로) 또는 반대 방식 (생성물에서 반응물로)으로 열이 흡수되는 곳 (흡열 반응)으로 이동합니다.
• 인지 어떤지 온도를 낮추다 반응으로 열이 방출되는 곳 (발열 반응)으로 직접 (반응물에서 제품으로) 또는 반대 방향 (제품에서 반응물로)으로 이동합니다.
• 인지 어떤지 시약의 농도를 증가, 반응은 더 많은 제품을 생성하도록 지시됩니다.
• 인지 어떤지 제품의 농도를 줄입니다., 반응은 더 많은 시약을 생성하도록 지시됩니다.

반응 속도를 수정하는 요인

그만큼 반응 속도 각 시간 단위에 소비되는 반응물의 농도 (몰 / 리터)입니다.

이 속도에 영향을 미치는 6 가지 요소가 있습니다.

• 집중
• 압력
• 온도
• 접촉면
• 시약의 특성
• 촉매

그만큼 집중 각 부피 단위 (몰 / 리터)에 대한 시약의 양입니다. 양을 추가하면 제품을 더 빨리 생성하여 반응이 반응합니다.

그만큼 압력 반응물과 생성물이 가스 인 경우에만 영향을 미칩니다. 반응은 르샤 틀리에 법에 따라 대응할 것입니다.

그만큼 온도 흡열인지 발열인지에 따라 반응을 선호합니다. 흡열 성인 경우 온도를 높이면 반응 속도가 빨라집니다. 발열 성인 경우 온도 감소로 인해 발생합니다.

그만큼 접촉면 시약 입자가 서로 더 잘 분산되어 반응이 가속화되고 제품에 더 빨리 도달 할 수 있습니다.

그만큼 시약의 특성분자 구조로 구성된는 반응 속도를 결정합니다. 예를 들어 염산 (HCl)과 같은 산은 수산화 나트륨 (NaOH)과 같은 염기에 의해 공격적으로도 즉시 중화됩니다.

그만큼 촉매 그들은 반응에 관여하지 않지만 반응물의 상호 작용을 가속화하거나 지연시키는 화학 물질입니다. 그들은 좋은 접촉 영역을 제공하는 물리적 형태로 판매됩니다.

화학 반응의 에너지 예

다양한 화학 물질의 연소열은 다음과 같습니다.

메탄: CH₄ + 2O₂ -> CO₂ + 2H₂또는

ΔH = -212800 cal / mol (열을 발산하며 발열 성)

에탄: C₂H₆ + (7/2) O₂ -> 2CO₂ + 3 시간₂또는

ΔH = -372820 cal / mol (열을 발산하며 발열 성)

프로판: C₃H₈ + 5O₂ -> 3CO₂ + 4 시간₂또는

ΔH = -530600 cal / mol (열 방출, 발열 성)

부탄: C₄H₁₀ + (13/2) O₂ -> 4CO₂ + 5 시간₂또는

ΔH = -687980 cal / mol (열을 방출하며 발열 성)

펜탄: C₅H₁₂ + 8O₂ -> 5CO₂ + 6H₂또는

ΔH = -845160 cal / mol (열을 방출하며 발열 성)

에틸렌: C₂H₄ + 3O₂ -> 2CO₂ + 2H₂또는

ΔH = -337230 cal / mol (열을 발산하며 발열 성)

아세틸렌: C₂H₂ + (5/2) O₂ -> 2CO₂ + H₂또는

ΔH = -310620 cal / mol (열을 발산하며 발열 성)

벤젠: C₆H₆ + (15/2) O₂ -> 6CO₂ + 3 시간₂또는

ΔH = -787200 cal / mol (열 방출, 발열 성)

톨루엔: C₇H₈ + 9O₂ -> 7CO₂ + 4 시간₂또는

ΔH = -934500 cal / mol (열을 발산하며 발열 성)

에탄올: C₂H₅오 + 3O₂ -> 2CO₂ + 3 시간₂또는

ΔH = -326700 cal / mol (열을 발산하고 발열 성)