4.2 Reaktiolämmön mittaaminen ja laskeminen Flashcards
(6 cards)
Millä laitteella reaktioentalpia voidaan mitata suoraan?
Reaktioentalpia voidaan suoraan mitata laitteella, jota kutsutaan kalorimetriksi. Kalorimetri koostuu reaktioseoksesta, reaktioastiasta sekä lämpömäärän mittaamiseen käytetystä laitteistosta.
Jos reaktio tapahtuu vakiopaineessa, kalorimetriin siirtyvä lämpömäärä (Q) on yhtä suuri mutta vastakkaismerkkinen kuin reaktioentalpia. Tämä johtuu siitä, että reaktiossa vapautuva lämpö sitoutuu kalorimetriin ja vastaavasti reaktiossa sitoutuva lämpö vapautuu kalorimetrista.
Kalorimetriin siirtyvä lämpömäärä Q saadaan ratkaistua suureyhtälöstä Q=CT.
Miten voidaan määrittää vesiliuoksessa tapahtuvien reaktioiden entalpiamuutos?
Vesiliuoksissa tapahtuvien reaktioiden entalpiamuutos johtaa lämpöenergian siirtymiseen reagoivien aineiden ja liuottimena olevan veden välillä. Jos reaktio on eksoterminen, liuottimena olevan veden lämpötila kasvaa veteen siirtyneen lämpöenergian vuoksi. Vastaavasti endoterminen reaktio johtaa liuottimena olevan veden lämpötilan laskuun ja lämpöenergian siirtymiseen vedeltä reagoivalle systeemille.
Jos veden massa on selvästi reaktion muiden komponenttien massaa suurempi, voidaan tehdä yksinkertaistava oletus, jonka mukaan lämpöenergian siirtymistä tapahtuu vain liuottimena olevan veden kanssa. Tällöin reaktion entalpiamuutos on H = -Q = -cmT.
Mitä epätarkkuuksia sidosenergia-arvoihin liittyy?
Taulukoidut sidosenergia-arvot ovat keskimääräisiä arvoja. Yhdisteessä olevien sidosten energia riippuu jossain määrin myös yhdisteen muusta rakenteesta, kuten sidoksen lähellä olevista funktionaalisista eli toiminnallisista ryhmistä.
Jos kaikki reaktioon osallistuvat aineet ovat kaasufaasissa, sidosenergioiden kautta arvioitu reaktioentalpia on yleensä noin kymmenen prosentin tarkkuudella oikea. Nestemäisten ja kiinteiden aineiden kohdalla tulos voi poiketa niin paljon, että reaktioentalpian arviosta ei ole juuri hyötyä. Tämä johtuu siitä, ettei arvio ota huomioon molekyylien välisissä sidoksissa tapahtuvia muutoksia. Samasta syystä sidosenergia-arvoja ei voida käyttää arvioitaessa entalpiamuutoksia reaktioissa, joissa tapahtuu olomuodonmuutoksia.
Mitä tarkoitetaan Hessin lailla?
Hessin lain mukaan reaktiossa vapautuva tai sitoutuva lämpöenergia, eli reaktioentalpia, on sama riippumatta välivaiheista, joilla reaktiotuotteisiin on päästy.
Mitä muodostumislämmöllä tarkoitetaan? Miten sen avulla voidaan laskea reaktion entalpiamuutos?
Muodostumislämmöllä tarkoitetaan sen reaktion entalpiamuutosta, jossa yksi mooli ainetta syntyy alkuaineistaan. Tällöin alkuaineiden olomuodoiksi oletetaan niiden pysyvimmät olomuodot normaalipaineessa ja tunnetussa lämpötilassa (yleensä 298,15 K).
Reaktion entalpiamuutos saadaan laskettua muodostumislämpöjen avulla vähentämällä reaktiotuotteiden muodostumislämpöjen summasta lähtöaineiden muodostumislämpöjen summa.
Huom! Alkuaineen pysyvimmän muodon muodostumislämpö on määritelty nollaksi.
Mitä tarkoitetaan sidosenergialla?
Sidosenergia kuvaa sitä energiamäärää, joka tarvitaan katkaisemaan yksi mooli tietyntyyppisiä kovalenttisia sidoksia. Sidosenergiaa vastaava määrä energiaa vapautuu, kun yksi mooli tietyntyyppisiä sidoksia muodostuu. Mitä suurempi sidosenergia-arvo on, sitä vahvemmasta sidoksesta on kyse.
