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THERMOCHIMIE , une See also:branche de l'énergétique, traitement See also:des phénomènes thermiques qui sont associés au changement chimique. § 1. Que l'See also:action chimique vigoureuse est accompagnée d'une évolution vive de la chaleur est évident des exemples familiers tels que la See also:combustion du See also:carburant ou de l'See also:explosion de la See also:poudre. See also:Le préposé de la chaleur sur See also:ces actions, et sur See also:les See also:processus essentiels de l'organization animale, naturellement première a attiré l'See also:attention. See also:Robert See also:Boyle, A. See also:Crawford, A. L. See also:Lavoisier et P. S. See also:Laplace, P. L. See also:Dulong, H. See also:Davy, See also:compte See also:Rumford, tou'intéressé eux-mêmes avec des investigations thermochimiques de tels processus. Leurs expériences quantitatives étaient, cependant, trop rugueuses à l'autorisation de la généralisation précise; et bien que Lavoisier et Laplace aient énoncé le principe que la même quantité de la chaleur doit être assurée pour se décomposer un composé comme . soyez produit sur sa formation, le rapport n'a pas été basé sur l'expérience exacte, et seulement a reçu la See also:confirmation expérimentale beaucoup plus See also:tard. Les commencements de la thermochimie See also:moderne, cependant faits indépendamment de la See also:doctrine de la conservation de l'énergie, sont pratiquement contemporains de l'See also:identification de See also:cette See also:loi, et sans elle la science pourrait à peine n'avoir atteint le degré de développement qu'elle a rapidement atteint. See also: Hess a utilisé ce principe pour déterminer indirectement la chaleur de la formation des composés de leurs éléments, quand cette grandeur, de même que généralement le cas, était inaccessible pour diriger la See also:mesure. Ainsi la chaleur de la formation du sulfate anhydre de zinc, ZnSO4, qui ne peut pas être déterminé directement, peut être atteinte par l'addition (dans les unités de Hess) comme suit: Oxydation de Zn à ZnO 5291 unités S à SO3. 6384 "See also:dissolution de SO3 dans beaucoup de • de l'See also:eau. .. . 2566 ZnO dans le H2SO4 aqueux résultant. 1609 15850 déduisent la chaleur de la dissolution de ZnSO4 anhydre. la chaleur 1193 de la formation de ZnSO4 de Zn, de S, et de 40 = le • 14657 chauffe de la formation sont toujours déterminées pour la plupart d'une façon avec précision semblable. Hess a également énoncé un autre principe pour les raisons empiriques, qui, bien qu'admettre de beaucoup d'exceptions, est d'utilité et d'importance considérables. On l'avait connu See also:longtemps avant son See also: A. See also:Favre et J. T. Silbermann, dont l'accomplissement théorique en See also:chef était l'identification que la chaleur de la neutralisation des acides et des bases s'est additif composée de deux constantes, une a déterminé par l'acide et l'autre par la base. Cette déduction a harmonisé les observations d'Andrews et de Hess a précédemment fait référence à, et également a expliqué d'une manière satisfaisante la loi de Thermoneutrality. See also:Jules See also:Thomsen était le premier investigateur qui a délibérément adopté le principe de la conservation de l'énergie comme basisof un système thermochimique. Son travail thermochimique a été commencé en 1853, mais la plupart de ses expériences ont été exécutées en années 1869-82, le tout étant édité collectivement, sous le titre Thermochemische Untersuchungen, en volumes de fcur. Légèrement plus tard que Thomsen, Marcellin P. E. See also:Berthelot a commencé (en 1873) une See also:longue série de déterminations thermochimiques. Elle est à ces deux investigateurs et à leurs élèves qui la majeure See also:partie de nos données thermochimiques exactes est due. Thomsen et Berthelot ont indépendamment déclaré une généralisation (généralement connue sous le nom de principe de Berthelot troisième, ou principe de travail maximum), qui peut être énoncée en bref pendant que la réaction chimique pure de follows:Every est accompagnée d'évolution de la chaleur. Tandis que ce principe est assurément applicable à la grande majorité d'actions chimiques dans des conditions ordinaires, il est sujet à de nombreuses exceptions, et ne peut pas donc être pris (comme ses auteurs à l'origine prévus) comme base bloquée pour le raisonnement théorique sur le raccordement entre l'effet et l'affinité thermiques de produit chimique. L'existence des réactions qui sont réversibles sur le léger changement de conditions immédiatement infirme le principe, parce que si l'action procédant dans une direction évolue la chaleur, elle doit absorber la chaleur en procédant dans la direction d'See also:inversion. Car le principe a été abandonné même par ses auteurs, il est maintenant seulement d'importance See also:historique, bien que pendant beaucoup d'années il ait exercé l'See also:influence considérable sur la See also:recherche thermochimique. §2. Du See also:point de vue de la loi de la conservation de l'énergie, la relation entre l'action chimique et thermochimique soutient l'See also:aspect suivant: Une quantité indiquée de n'importe quelle substance dans des conditions indiquées possède une quantité parfaitement définie d'énergie intrinsèque, et, n'importe ce que les transformations chimiques et physiques la substance peuvent subir, elle , quand elle revient à son état See also:original, possèdent la quantité originale d'énergie intrinsèque. Si nous considérons maintenant la transformation d'un système des substances chimiques dans un autre système dans des conditions indiquées, nous trouverons See also:cela en général que l'énergie intrinsèque du deuxième système est différente de l'énergie intrinsèque de la première. Supposons, de même que généralement le cas, que l'énergie intrinsèque du système initial est plus grande que que du système final. Quand le premier système alors est transformé en seconde, l'excès de l'énergie que l'ancien possède doit apparaître dans la forme de la chaleur, lumière, énergie électrique, énergie mécanique, &See also:amp;c. Il est pour la plupart chose facile d'obtenir l'excès de l'énergie entièrement sous forme de chaleur, dont la quantité est facilement susceptible de la mesure, et ainsi d'existence de la thermochimie pendant qu'une science See also:pratique est rendue possible. Puisque les énergies intrinsèques des deux systèmes dans des conditions données sont invariables, la différence entre elles est See also:constante, de sorte que la chaleur ait évolué quand le premier système est converti en seconde est égal à cela absorbé quand le deuxième système See also:re-est transformé en premier (See also:cf. Lavoisier et Laplace, anté, § 1). Tout le effet thermique, aussi, qui est associé à la transformation, doit être identique, si la transformation est conduite directement ou indirectement (la loi de Hess des sommes constantes de la chaleur), puisque l'effet thermique dépend seulement des énergies intrinsèques des systèmes initiaux et finals. Puisque l'énergie intrinsèque d'une substance change dans les conditions dans lesquelles les elsts de substance, il est nécessaire, avant la marche à suivre à l'application pratique de n'importe laquelle de ces See also:lois mentionnées ci-dessus, pour indiquer exactement les conditions des systèmes initiaux et finals, ou pour les fixer au moins qu'ils ne changeront pas dans les opérations a considéré. C'est également une See also:condition nécessaire pour l'application des lois précédentes qui aucune forme d'énergie excepté la chaleur et de l'énergie intrinsèque des substances ne devrait être finalement impliquée. Par exemple, quand le zinc métallique est dissous en acide sulfurique dilué avec la See also:production du sulfate de zinc (en solution) et du See also:gaz d'hydrogène, une quantité définie de la chaleur est produite pour une quantité indiquée de zinc dissoute, à condition que l'excès de l'énergie dans le système initial apparaisse entièrement comme chaleur. Cette disposition ne peut toujours être accomplie, puisqu'en plaçant le zinc en See also:contact électrique avec un morceau de See also:platine, de même immergé dans l'acide sulfurique, nous pouvons produire d'un See also:courant de l'électricité par la solution et la pièce métallique du See also:circuit. La réaction comme avant est complètement exprimée par l'équation chimique Zn+H2SO4 = ZnSO4H-h, les systèmes initiaux et finals étant exactement identiques qu'en le premier cas; pourtant la quantité de la chaleur produite par l'action est beaucoup plus petite, une quantité de l'énergie intrinsèque ayant été convertie en énergie électrique. Cette énergie électrique, cependant, est équivalente à la chaleur qui a disparu, parce que on lui a montré expérimentalement que s'il est converti en chaleur et ajouté à la chaleur réellement évoluée, toute la quantité de la chaleur obtenue est exactement égal à cela produit par la dissolution directe du zinc en l'See also:absence du platine. § 3. Les conditions suivantes doivent être considérées comme affectant dans un plus See also:grand ou moins de degré l'énergie intrinsèque des systèmes initiaux et finals: (i) Dilution des solutions. (2) état See also:physique. (3) changement de See also:volume. (4) modifications allotropic. (5) la température. (i) D'une manière générale, il y a un effet thermique considérable quand une substance est dissoute dans l'eau, et cet effet change dans la grandeur selon la quantité de l'eau utilisée. Il est seulement, cependant, quand nous traitons les solutions comparativement concentrées que l'chaleur-effet de diluer les solutions est à tout grand, chaleur-See also:changez sur diluer une solution déjà diluée étant pour la plupart des buts pratiques négligeables. En traitant, donc, les solutions diluées, il est seulement nécessaire de déclarer que les solutions sont diluées, le degré exact de dilution étant sans importance. Il se produit de temps en temps qu'un changement de dilution affecte l'action chimique qui se produit. Ainsi si concentré au lieu de l'acide sulfurique dilué agit sur le zinc, l'action a lieu en grande partie pas selon l'équation donnée ci-dessus, mais selon le Zn d'équation +2h2so4 = ZnSO4 +so2 +2 H20, anhydride sulfureux et eau étant produite au lieu de l'hydrogène. Ici nous avons un système final différent avec une quantité différente d'énergie intrinsèque, de sorte que l'effet thermique de l'action soit tout à fait différent. (2) l'état physique des substances de réaction doit être considéré, puisque des quantités de la chaleur comparativement grandes sont absorbées sur la See also:fusion et sur la vaporisation. Ainsi la chaleur de la fusion de la See also:glace (pour HÒ=18 g) est 14ô calorie, et la chaleur de la vaporisation de l'eau au too°, pour la même quantité, à 9670 calories. (3) l'effet du changement du volume contre la See also:pression See also:externe (due à la production ou à la See also:consommation de l'énergie mécanique) peut être négligé dans le cas des solides, liquides ou solutions, mais doit habituellement être pris en considération quand des gaz sont traités. Chaque See also:gramme-molécule d'un gaz qui apparaît sous la pression constante pendant une action chimique (par exemple hydrogène pendant l'action du zinc sur l'acide sulfurique dilué) effectue le travail équivalent à 58o calorie à la température See also:ordinaire, qui doit être laissée pour dans le calcul thermochimique. Une correction semblable, de signe opposé, doit être faite quand une gramme-molécule du gaz disparaît pendant l'action chimique. (4) quand un See also:carbone de substancee.g., le See also:phosphore, sulphurexists sous les formes allotropic, la variété particulière utilisée devrait toujours être énoncé, car la See also:conversion d'une modification dans des autres est fréquemment occupée par un effet thermique considérable. Ainsi la conversion du See also:jaune dans le phosphore rouge évolue environ un sixième de la chaleur de la combustion du dernier dans l'oxygène, et ainsi la See also:connaissance dont la variété de phosphore a été utilisée est d'importance essentielle en thermochimie de cet élément. (5) l'influence de la température sur l'effet thermique d'une action chimique est parfois considérable, mais depuis l'initial et les températures finales, qui See also:seul déterminent la variation de l'effet thermique, sont dans presque tous les cas dans la marge ordinaire de laboratoire de quelques degrés, cette influence peuvent en général être négligées sans See also:erreur sérieuse. § 4. L'See also:ordre de Methods.In pour estimer l'effet thermique de tout de processus chimique, utilisation est fait des méthodes ordinaires de See also:calorimetrie, la méthode particulière étant choisie selon la nature de l'action chimique impliquée. Dans presque chaque cas la méthode de mélange (voir la CALORIMETRIE) est utilisée, la méthode de fusion avec le glace-calorimètre de See also:Bunsen étant seulement employé dans des circonstances spéciales et se produisantes rarement. Pendant qu'un nombre très grand d'actions chimiques importantes ont lieu sur les solutions de mélange, la méthode pour de tels cas a été complètement étudiée. Quand les solutions utilisées sont diluées, aucune eau n'est placée dans le calorimètre, température-changent des solutions elles-mêmes étant employées pour estimer le thermaleffect provoqué en les mélangeant. Des quantités connues des solutions sont prises, et la température de chacune est exactement mesurée avant le mélange, les solutions ayant été laissées aussi loin que possible s'ajuster sur la même température. On observe alors la variation température des solutions après que le mélange ait eu lieu avec les précautions habituelles. Il est naturellement en ce cas nécessaire de savoir la chaleur spécifique du liquide dans le calorimètre. Thomsen par expérience directe a constaté que la chaleur-capacité d'un soluté dilué a divergé en général moins que des pour See also:cent de t de la chaleur-capacité de l'eau qui s'y trouve, la divergence étant parfois dans un See also:sens, parfois dans l'autre. Il s'est donc abstenu de la détermination pour chaque cas que le détail chauffe des solutions il a utilisées, et s'est contenté avec l'approximation ci-dessus. Berthelot, d'autre See also:part, a supposé que la chaleur-capacité d'un soluté est égale à celle d'un volume égal de l'eau, et a calculé ses résultats sur cette prétention, qui implique plus ou moins la même incertitude que cela de Thomsen. Puisque des See also:mesures thermochimiques de ce See also:type peuvent être fréquemment effectuées avec une erreur due à d'autres causes beaucoup de moins que des pour cent de t, l'erreur présentée par l'une ou l'autre de ces prétentions est la cause en chef de l'incertitude dans la méthode. Le calorimètre utilisé pour des solutions est habituellement cylindrique, et fait du See also:verre ou d'un métal qui n'est pas attaqué par les substances de réaction. Toute la quantité de liquide a utilisé n'a pas besoin en général excèdent la moitié par litre si un thermomètre suffisamment sensible est disponible. Le même type de calorimètre est employé en déterminant la chaleur de la solution d'un solide ou d'un liquide dans l'eau. Des calorimètres de combustion sont utilisés pour observer la chaleur produite par l'interaction vive des substances, dont un est au moins gazeux. Ils sont de deux sortes. Dans le type plus ancien la See also: Calorie grande ou de kilogramme. Calorie. Centuple ou calorique "raisonnable". K. La calorie de centuple est la quantité de la chaleur exigée pour soulever 1 g. de l'eau de l'o° C. au too° C., et est approximativement égale trop à la calorie. La grande calorie est égale à r000 calorie. En See also:raison de l'exactitude pas très grande des mesures thermochimiques, la définition précise de l'chaleur-unité utilisée n'est pas une question d'importance spéciale. On lui a proposé d'adopter le See also:Joule, avec le See also:symbole j, en tant qu'unité thermochimique pour de See also:petites quantités de la chaleur, grands See also:montants étant exprimés en termes de kilojoule, kJ = t000 j. (pour la relation exacte entre ces derniers la chaleur-unitsy voient la CALORIMETRIE.) Pour le travail thermochimique ordinaire nous pouvons adopter la relation t calorie = 4,18 j, ou t calorie = 4,18 kJ. Excepté des buts technologiques, les données thermochimiques ne sont pas quantité d'unité visée de matière, mais aux quantités chimiques c.-à-d. aux gramme-équivalents ou aux gramme-molécules des substances de réaction, ou à quelques multiples d'eux. La notation que Jules Thomsen utilisé pour exprimer ses mesures thermochimiques encore est intensivement employé, et est comme suit: Les symboles chimiques des substances de réaction sont écrits dans la juxtaposition et séparés par des virgules; le tout est alors See also:joint entre parenthèses et relié par le signe de l'égalité au nombre exprimant l'effet thermique de l'action. Les symboles chimiques représentent des quantités mesurées en grammes, et l'évolution de la chaleur est comptée en tant que positif, chaleur-absorption en tant que négatif. Ainsi [ S, 20 ] = 71100 calories indiquent que 71100 calories sont évoluées quand 32 grammes de See also:soufre réagissent avec 2 grammes de X I6 de l'oxygène See also:libre pour former l'anhydride sulfureux. Il est naturellement nécessaire dans le travail précis d'énoncer les conditions de la réaction. Dans l'exemple ci-dessus le soufre est censé être dans la modification rhombique pleine, l'oxygène et l'anhydride sulfureux étant dans l'état gazeux, et les systèmes initiaux et finals étant à la température ordinaire. Encore, l'équation [ 2N, 01=18500 calorie. indique qu'il que 28 grammes d'See also:azote pourraient être faits pour unir directement à 16 grammes de l'oxygène au protoxyde d'azote de forme, l'See also:union causerait l'absorption des calories 18öo. Quand des substances en solution sont traitées, Thomsen indique leur état par la pose Aq à leurs symboles. Ainsi [ NacOh Aq, HNO3 Aq ] = 1368o calorie. représente la chaleur de la neutralisation d'une gramme-équivalente de la soude See also:caustique avec de l'acide nitrique, chacun dans le soluté dilué avant d'être mis en contact. Un inconvénient de la notation de Thomsen est que la nature du système final n'est pas indiquée, bien que ce défaut en général ne cause aucune ambiguïté. La notation de Berthelot définit les systèmes initiaux et finals en donnant l'équation chimique pour la réaction considérée, l'effet thermique étant apposé, et l'état des diverses substances étant apposées à leurs formules après des parenthèses. W. Ostwald a proposé une modification de la méthode de Berthelot qui a beaucoup d'avantages, et est maintenant généralement en service. Comme Berthelot, il écrit l'équation chimique de la réaction, mais en outre il considère la See also:formule chimique de chaque substance exprimer non seulement sa See also:composition matérielle, mais également la valeur (d'inconnu) de son énergie intrinsèque. Au See also:membre droit de l'équation il ajoute alors le nombre exprimant l'effet thermique de la réaction, évolution de la chaleur étant comme avant positif compté, et négatif d'chaleur-absorption. L'masse-équation devient alors une énergie-équation. Il écrit ainsi S+02=S02+711oo calorie, qui exprime le fait que l'énergie intrinsèque des quantités de soufre et de l'oxygène considérés excède cela de l'anhydride sulfureux dérivé d'eux par 71100 calories quand des unités thermiques sont utilisées. L'équation H2+i2=2hi12200 calorie. exprime cela dans certaines conditions que l'énergie intrinsèque de l'acide hydriodic est plus grande que l'énergie intrinsèque de ses éléments composants par 12200 calories, c.-à-d. que l'acide hydriodic est formé de ses éléments avec l'absorption de cette quantité de la chaleur. des Énergie-équations, telles que ce qui précède, peuvent être actionnées avec avec précision comme si elles étaient des équations algébriques, une propriété qui est de grand See also:avantage dans le calcul. Ainsi par la transposition nous pouvons écrire la dernière équation comme suit: 2HI=h2+i2+12200 calorie, et expriment ainsi cet acide hydriodic une fois décomposés en ses éléments évoluent 12200 calories pour la quantité indiquée par l'équation. Ostwald a fait la proposition supplémentaire que les formules des solides devraient être imprimées dans le type lourd (ou dans les crochets), des liquides (solutions, &c.) dans le type ordinaire, et de gaz en italiques (ou dans les parenthèses incurvées), de sorte que l'état physique des substances pourrait être indiqué par l'équation elle-même. Ainsi l'équation C12+2ki, Aq = 2KCI, Aq +11+52400 calories, ou (C12)+2ki, Aq=2KCI, Aq+[I2]+5240o calorie, exprimerait que quand le See also:chlore gazeux agit sur une solution d'iodure de See also:potassium, avec la séparation de l'See also:iode plein, de 52400 calories sont évolués. § 6. La chaleur des calculs thermochimiques de Formation.See also:For il est de grande importance pour savoir la chaleur de la formation des composés de leurs éléments, même lorsque la See also:combinaison ne peut pas être provoquée directement. Comme exemple de l'utilisation des énergie-équations d'Ostwald pour la détermination indirecte nous pouvons prendre la caisse d'See also:oxyde de carbone. Les équations suivantes donnent le résultat de direct experiment:C+20 = See also:CO2+94300 calorie. CO+ O=co2+68000 calorie. Si maintenant on l'exige pour trouver la chaleur de la formation de la Co composée, qui ne peut pas être directement assurée, nous avons simplement pour soustraire la deuxième équation dès la début, chaque symbole représentant l'énergie intrinsèque constante, et nous obtenons ainsi C+o00=26300 calorie, ou C-1-0=co+26300 la calorie, c.-à-d., la formation d'of de la chaleur d'une gramme-molécule d'oxyde de carbone est de 26300 calories. Comme a été déjà énoncé, la chaleur de la formation d'un composé est la quantité (exprimée en unités thermiques) par laquelle son énergie intrinsèque excède ou fait défaut à celle des éléments qui entrent dans sa composition. Maintenant des valeurs absolues de l'énergie intrinsèque nous ne savons rien; nous pouvons seulement estimer des différences d'énergie intrinsèque quand un système est comparé à des autres dans lequel il peut convertir directement ou indirectement. Mais puisque les éléments ne peuvent pas être convertis un en autre, nous sommes absolument sans connaissance des valeurs relatives de leur énergie intrinsèque. Ce être le cas, nous sommes à la liberté pour faire la prétention que l'énergie intrinsèque de chaque élément (dans des conditions indiquées) est zéro, sans présenter de ce fait n'importe quel See also:risque d'individu-See also:contradiction dans des calculs thermochimiques. Cette prétention a le grand avantage, cela que l'énergie intrinsèque d'un composé relativement à ses éléments apparaît maintenant comme la chaleur de la formation du composé avec son signe s'est inversée. Ainsi si nous considérons l'énergie-équation C+02=co2+94300 calorie, et remplacez les symboles par les valeurs de l'énergie intrinsèque, à savoir zéro pour le carbone et l'oxygène, et x pour l'anhydride carbonique, nous obtenons l'équation o+o=x+94300 calorie. ou x = -94300 calories. Avec la connaissance alors du chauffe de la formation des substances impliquées dans n'importe quelle action chimique, nous peut immédiatement calculer l'effet thermique de l'action, par le placement, pour chacun composé dans l'énergie-équation que sa chaleur de formation avec le signe s'est inversée, c.-à-d. sa chaleur de la décomposition dans ses éléments. Ainsi si nous souhaitons vérifier l'effet thermique de l'action Mg+CaO = MgO +Ca, nous pouvons écrire, sachant que chauffe de la formation de la cao et du MgO pour être 131000 et 146000 respectivement, 0131000 = o146000+X X = 15000 calories. Puisque chauffe de la formation ayez les moyens de telles données commodes pour le calcul sur la méthode ci-dessus, elles ont été assurés pour autant de composés comme possibles. Les substances avec le positif chauffe de la formation se nomment exothermique; ceux avec le négatif chauffe de la formation se nomment endothermique. Les derniers, qui ne sont pas très nombreux, donnent hors de la chaleur sur la décomposition dans leurs éléments, et sont plus ou moins instables. Parmi les composés endothermiques peut être l'acide hydriodic remarquable, See also:HI, l'acétylène, C2H2, le protoxyde d'azote, N20, oxyde nitrique, NON, l'See also:azoimide, N3H, le trichlorure d'azote, NC12. Certains de ces passage dans leurs éléments avec la violence explosive, dû à la chaleur produite par leur décomposition et la nature gazeuse des produits. § 7. Guérissez de la grandeur thermochimique de Combustion.The qui est universellement déterminée pour les composés organiques est la chaleur de la combustion, habituellement au See also:moyen de la bombe calorimétrique. La relation entre la chaleur de la combustion d'un See also:hydrocarbure et sa chaleur de formation peut être aisément vue de l'exemple suivant. Le méthane d'hydrocarbure, See also:CH4, une fois complètement brûlé à l'anhydride carbonique et à l'eau, produit de 213800 calories. L'information et commentaires additionnelsIl n'y a aucun commentaire pourtant pour cet article.
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