熱化学：研究内容、法律、および用途 - 化学

熱ハンドル二つまたはそれ以上の種の間の反応で行われる熱変形の研究。それは熱力学の本質的な部分と考えられており、熱と他の種類のエネルギーの変換を研究して、プロセスが発達する方向とそれらのエネルギーがどのように変化するかを理解します。

同様に、熱は、2つの物体が異なる温度にある場合、2つの物体間で発生する熱エネルギーの伝達を伴うことを理解することが重要です。一方、熱エネルギーは、原子や分子が持つランダムな動きに関連するものです。

熱化学の基礎となるヘスの法則の作成者であるジェルマンヘス

したがって、ほとんどすべての化学反応と同様に、エネルギーは熱によって吸収または放出されるため、熱化学によって発生する現象の分析は非常に重要です。

熱化学は何を研究しますか？

前述のように、熱化学は、化学反応で発生する熱の形で、または物理変換を伴うプロセスが発生するときに、エネルギーの変化を研究します。

この意味で、主題をよりよく理解するには、主題内の特定の概念を明確にする必要があります。

たとえば、「システム」という用語は、研究されている宇宙の特定のセグメントを指し、「宇宙」は、システムとその周囲（システムの外部にあるすべてのもの）の考慮事項として理解されています。

したがって、システムは通常、反応で発生する化学的または物理的変換に関与する種で構成されます。これらのシステムは、オープン、クローズ、分離の3つのタイプに分類できます。

-オープンシステムとは、周囲の物質やエネルギー（熱）の移動を可能にするシステムです。

-閉じたシステムでは、エネルギーの交換がありますが、問題はありません。

-隔離されたシステムでは、熱の形で物質またはエネルギーの移動はありません。これらのシステムは、「断熱」とも呼ばれます。

熱化学の法則は、ラプラスおよびラボワジエの法則、ならびに熱力学の第一法則の前駆体であるヘスの法則と密接に関連しています。

フランスのアントワーヌLavoisier（重要な化学者および貴族）とPierre-Simon Laplace（有名な数学者、物理学者および天文学者）によって提唱された原理は、「物理的または化学的変換で現れるエネルギーの変化は、大きさと意味が等しい逆反応のエネルギーの変化に反する。」

同じように、元々スイス出身のロシアの化学者であるジェルマンヘスによって制定された法律は、熱化学の説明の要です。

この原則は、エネルギー保存の法則の彼の解釈に基づいています。これは、エネルギーを作成または破壊することはできず、変換するだけであるという事実を指します。

ヘスの法則はこのようにして成立させることができます。「化学反応の総エンタルピーは、反応が単一のステップで実行されても、いくつかのステップのシーケンスで実行されても、同じです。」

合計エンタルピーは、生成物のエンタルピーの合計から反応物のエンタルピーの合計を引いたものを引いたものです。

システムの標準エンタルピーが変化した場合（25°C、1 atmの標準条件下）、次の反応に従って図式化できます。

ΔH _反応 =ΣΔH _{（生成物）} -ΣΔH _{（反応物）}

この原理を説明するもう1つの方法は、エンタルピーの変化が一定の圧力で発生したときの反応における熱の変化を指していることを理解することは、システムの正味エンタルピーの変化は、たどった経路に依存しないということです。初期状態と最終状態の間。

この法則は本質的に熱化学にリンクされているため、どちらが他を刺激したのか混乱することがあります。したがって、この法則に光を当てるには、エネルギーの保存の原則にも根ざしていると言うことから始めなければなりません。

したがって、熱力学はエネルギー伝達の形式（熱化学など）として熱を考慮するだけでなく、内部エネルギー（U）などの他の形式のエネルギーも含みます。

したがって、システムの内部エネルギーの変化（ΔU）は、初期状態と最終状態の差によって与えられます（ヘスの法則で見られるように）。

内部エネルギーは、同じシステムの運動エネルギー（粒子の動き）と位置エネルギー（粒子間の相互作用）で構成されることを考慮すると、それぞれの状態と特性の研究に寄与する他の要因があると推定できます。システム。

熱化学には複数の用途があり、そのうちのいくつかを以下で説明します。

-熱量測定（特定の隔離されたシステムでの熱変化の測定）を使用した特定の反応におけるエネルギー変化の決定。

-システムのエンタルピー変化の推定。これらは直接測定ではわからない場合でも可能です。

-有機金属化合物が遷移金属で形成されたときに実験的に生成された熱伝達の分析。

-ポリアミンと金属の配位化合物で与えられる（熱の形の）エネルギー変換の研究。

-金属に結合したβ-ジケトンとβ-ジケトナートの金属-酸素結合のエンタルピーの決定。

以前のアプリケーションと同様に、熱化学を使用して、他のタイプのエネルギーまたは状態関数に関連する多数のパラメーターを決定できます。これらのパラメーターは、所定の時間におけるシステムの状態を定義するものです。

熱化学は、滴定熱量測定と同様に、化合物の多くの特性の研究にも使用されます。