Молекулярні формули та номенклатура
Зміст, який далі, є суттю лекції загальної хімії 21. У цій лекції ми висвітлюємо визначення енергії та процесу калориметрії.
Енергія
На жаль, щоб обговорити наступні теми, існує безліч визначень, які потрібно обговорити спочатку, так що будьте готові зі мною.
Перш за все нам потрібно визначити цей розділ вивчення хімії. Термодинаміка або більш конкретно Термохімія - це дослідження поглинання або виділення тепла, що супроводжує хімічні реакції.
Енергія визначається як здатність виконувати роботу, і в хімії ми визначаємо Енергія як сума як виконаної роботи (w), так і тепла (q), що генерується або втрачається.
E = w + q
Енергія також поділяється на два загальних типи:
(1) Кінетична енергія (EK) або енергія руху: 1/2 mv 2, де m - маса, v - швидкість
(2) Потенційна енергія (ЕП): енергія, що зберігається в хімічних зв'язках, що виділяється при розриві або утворенні зв'язку.
На малюнку нижче, коли вода починає текти, енергія змінюється від потенційної до кінетичної:
У будь-якому випадку вимірювана енергія, як правило, виражається в одній з двох одиниць: калорії (кал) або джоулі (J) Джоуль визначається як 1 кг. м 2/с 2. Калорія - це кількість тепла, необхідна для підняття 1 моля води на 1 градус Цельсія та 4.184 Дж = 1 кал.
Закон збереження енергії
Подібно до того, як Закон збереження маси створює основу для стехіометричних розрахунків, Закон збереження енергії встановлює основу для термодинамічних розрахунків.
Закон зазначає, що Енергію не можна ні створювати, ні руйнувати, і тому вона відома як Перший закон термодинаміки. Це означає, що загальна Енергія Всесвіту є постійною, і можна виміряти лише зміни в типі енергії.
У хімії це часто означає, що потенційна енергія, яка міститься в хімічних зв'язках, перетворюється на теплову енергію, яка в свою чергу перетворюється на кінетичну енергію, коли молекула реагує на підвищення температури тощо. Або, як показано нижче, утворення зв'язку перетворює хімічну енергію в теплової та світлової енергії. Важливою особливістю процесу є те, що кількість енергії залишається постійною.
Ось ще кілька визначень для вас:
1) Температура - у термодинаміці це визначається як міра кінетичної енергії, отриманої від молекулярного руху. Вигляд, який вперше з’явився на зразок курки чи яйця, оскільки при більш високих температурах молекули мають більшу кінетичну енергію, але ось вона у вас є.
2) Теплова енергія або тепло (q) - визначається як кінетична енергія, що передається від одного об’єкта іншому в результаті різниці температур між ними. Тож ми повинні виміряти різницю температур між двома об’єктами/речовинами, щоб визначити тепло.
3) Хімічна енергія - як показано вище, це потенційна енергія, яка міститься в хімічних зв’язках.
Розрахунки енергії
На даний момент існує лише кілька типів енергетичних розрахунків, за допомогою яких ми можемо робити енергію за рахунок роботи та тепла.
Яка енергія системи, яка виконує 100 Дж роботи і поглинає 250 Дж тепла?
Для того, щоб обчислити це, вам потрібно знати умовні ознаки:
У термодинаміці (як і в житті) виконанню роботи надається негативний знак, а робота над системою - позитивна. Таким же чином втрата тепла отримує негативний знак, а поглинання тепла - позитивним. Отже, для наведеної вище проблеми це насправді просто процес інтерпретації читання, оскільки математика - це просто додавання або віднімання:
Система виконує роботу, тому 100 Дж має бути від’ємним і поглинає тепло, тому 250 Дж є позитивним: