NDRYSHIMET ENERGJETIKE GJAT REAKSIONEVE KIMIKE Termokimia është pjesë e termodinamikës e cila studjon ndryshimet energjetike gjat reaksioneve kimike ,e të cilat manifestohen me shkëmbim të nxehtësisë në mes sistemit dhe ambientit rrethues. Reaksioni kimik paraqet sitemin.Psh. në reaksionin e zinkut me acid klorhidrik sistemin e përbëjnë të gjitha substancat të cilat janë të paraqitura me ekuacion kimikndërsa uji në të cilin zhvillohet reaksioni si edhe epruveta dhe krejt jashtë saj përbëjnë ambientin e këtij sistemi. !n"s# $ %&'l"aq# ( !n'l%"aq# $ &%"g# )ëse gjat ndryshimit fizik ose reaksionit kimik sistemi lidhë "absorbon# sasinë e caktuar të nxehtësisë nga ambientiproceset e tilla i quajmë procese endotermike përkatësisht reaksione endotermike.*istemi gjat këtyre proceseve lidhë një pjesë të nxehtësisë nxehtësisë në formë të energjisë energjisë të brendshme të saj.
Gjat reaksionee endotermike !id"et n#e"t$sia n%a am&ienti rret"'es. Rasti i dytë është kur nxehtësia nga sistemi bartet në ambient rrethues.+ëto janë procese ekzotermikepërkatësisht reaksione ek(otermike.,jatë proceseve ekzotermike pjesa e nxehtësisë së liruar manifestohet me zvoglimin e energjisë së brendshmenë llogari të rritjes së përmbajtjes energjetike të ambientit të tij rrethues.
Gjat reaksionee ek(otermike n#e"t$sia !iro"et n$ am&ient rret"'es. *ipas kësajreaksionet sipas efektit të nxehtësisë mund të jenë ekzotermike dhe endotermike.Psh.për reaksionin e e zbërthimit të oksidit të merkurit "--# nevojitet që ti sillet nxehtësi nga ambienti dhe ky është reaksion endotermikndërsa reaskioni i djegies djegies është shembull i reaksionit gjat të cilit lirohet nxehtësia në ambient dhe ky është reksion ekzotermik.
Reaksioni i këmbimit të energjisë në mes sistemit dhe ambientit
Reaksioni i "idroksidit t$ &ari'mit me nitrat)amoni'mi. nitr at)amoni'mi. )ë një erlenmajer shtojmë hidroksid bariumi të ngurtëndërsa në tjetrën nitrat amoniumi.Pllaka e drurit laget me ujë dhe në vendin e lagur vendoset njëri nga erlenmajeratpastaj në të shtojmë substancën nga erlenmajeri tjetër.Përzierja përzihet mirë më shkop qelqi.ka vëren se po ndodh gjat ngritjes së erlenmajerit nga pllaka e drurit/ *i e sqaron rezultatin e provës/
S*arim+ 0ji është ngrirë dhe erlenmajeri është ngjitur në pllakën e drurit.)gurtësimi i ujit "ngrirja# është proces ekzotermikme 12rast nxehtësia e liruar harxhohet për reaksionin endotermik të hidroksidit të bariumit dhe nitrat3amoniumit në erlenmajer.
S"em&'!!.$r-aktimi i eektit t$ n#e"t$sis$ t$ reaksionit kimik Përcakto a është reaksioni kimik përkatësisht shëndrrimi fizik ekzoterm apo endoterm. a# b# c# d#
45i"s# $ 6%"g# ( %5i%6"s# djegia e litiumit %&%6"l# ( %&%"g# $ 6%"g# zbërthimi i ujit &%6"l# ( &%6"g# avullimi i ujit -%"s# ( -%"g# sublimi i jodit
/%jid"je+ a# b# c# d#
7jegia është proces ekzotermik për zbërthimin e komponimi nevojitet sjellja e energjisë3reaksion endotermik për avullimin e ujit duhet të sjellim energji3proces endotermik sublimimi i jodit3proces endotermik.
Enta!0ia *humica e reaksioneve kimike zhvillohen në presion "shtypje# konstantpsh.në epruvetën e hapur në presion atmosferik.Për këtë arsye ndryshimet energjetike definohen kryesisht në presion konstant.)xehtësia e këmbyer në mes sistemit dhe ambientitnë presion konstant ndikon në energjinë e brendshme dhe në aftësinë e sistemit që të kryej punë.Psh.nëse sistemi lidhë nxehtësinë nga ambientipjesa e energjisë së lidhur mund të shfrytëzohet për të kryer punësi1 është psh.ngritja e peshëszgjerimi i gazit etj ndërsa pjesa tjetër rrit energjinë e brendshme të sistemit. 7eri te ndryshimi i energjisë së brendshme të sistemit gjat reaksionit kimik vije për shkak të reorganizimit të grimcave të reaktantëve në grimca të reja.Psh.në reaksion të sulfurit dhe oksigjenit shkëputen lidhjet kovalente në molekulat e sulfurit dhe oksigjenitduke u formuar lidhje të reja në molekula të oksidit të sulfurit "-8# me 12rast procesin e përcjellin edhe ndryshimet e veprimit ndërmolekular të molekulavegjendjeve agregate si edhe rregullimit të sistemit.)ë mënyrë të ngjashme ndryshon energjia e brendshme edhe gjat nxehjes së substancave dhe ndryshimeve fizike të substancave.)ë rastin e parë për shkak se ndryshon energjia kinetike e grimcavendërsa në rastin e ndryshimeve fizike ndryshon intenziteti i ndërveprimit ndërmolekular.*asia e nxehtësisë së lidhur "absorbuar# apo e liruar gjat reaksionit kimik është n#e"t$sia e reaksionit. )ë presion konstant shenohet me 10.8lera e nxehtësisë nuk mund ta përshkruaj gjendjen e një sistemisepse kjo është formë e energjisë e cila bartet nga sistemi në ambient rrethues dhe anasjelltas.Për këtë arsye për shprehjen e efekteve të nxehtësisë të proceseve përdoret madhësia fizike
enta!0ia.Enta!0ia 0ara*et 0$rm&ajtjen e n#e"t$sis$ t$ s'&stan-ae 0$rkat$sis"t sistemit,n$ 0resion konstant.*imboli për entalpi është shkronja latine H. Gjat 2do reaksioni kimik ije deri te ndr3s"imi i enta!0is$ s$ sistemit 45H)!e#o"et 6de!ta)"$7. NDRYSHIMI I ENTA8IS9 45H7 S9 REAKSIONIT 9SHT9 I :ARA:ART9 ME N;EHT9SIN9 E REAKSIONIT N9 RESION KONSTANT. Për atë që një pjesë e nxehtësisë e cila lirohet ose absorbohet manifestohet me ndryshimin e energjisë të brendshme të sistemit "90#ndërsa një pjesë përmes punës të cilën sistemi kryen kundër forcave të jashtme " p98# mund të shihet lidhja në mes ndryshimit të entalpisë dhe ndryshimit të energjisë të brendshme :
10 < 5H< 5= > 05V. Para dhe pas reaksionit kimik entalpia e përgjithshme e sitemit nuk e ka vlerën e njejtëndërsa duke marrë parasysh se entalpia është funksion i gjendjes së sistemit rruga dhe mënyra e arritjes së gjendjes përfundimtare nuk ndikon në sasinë e përgjithshme të nxehtësisë të liruar apo të absorbuar.Për këtë arsye
ndryshimi i entalpisë mund të shprehet si ndryshim i shumës së të gjitha entalpive të produkteve të reaksionit kimik dhe shumës së entalpive të reaktantëve. 5H < ƩH0rod'ktee ƩHreaktant$e Për reaksione ekzotermike 8len se ndryshimi i entalpisë ka vlerën negative "9&;<# ndërsa gjat reaksioneve endotermike vlerë pozitive "9& = <#.
ENERGJIA AKTIVA?IONA8E *humica e reaksioneve kimike nuk fillojnë nëse reaktantëve nuk i sjellim sasi të caktuar të energjisë në fillim të reaksionit.Psh.hidrogjeni dhe oksigjeni të përzier në temperaturë dhome nuk reagojnëpa marrë parasysh atë se reaksioni i tyre është shumë ekzotermik.>ë të vije deri te reaksioni i hidrogjenit dhe oksigjenit duhet ti sillet sasi e caktuar e energjisë psh.në formë të energjisë së nxehtësisë kurse pas kësaj reaksioni zhvillohet duke liruar nxehtësi.?nergjia fillestare e cila @aktivizonA reaktantët që të mund të reagojnë është energjia aktivacionale dhe simboli i saj është ? a .
Ener%jia aktia-iona!e $s"t$ sasia minima!e e ener%jis$ t$ -i!$n d'"et ti sje!!im reaktant$e *$ t$ i!!oj$ reaksioni kimik. )ë rastin e reaksioneve ekzotermike në fillim nevojitet ti sillet energjia aktivacionalendërsa pastaj reaksioni vetvetes i siguron energjinë për zhvillimin e mëtutjeshëm.)ë rastin e reaksioneve endotermike nxehtësia absorbohet gjat gjithë reaksionit dhe në rast se ndërpritet sjellja e energjisë reaksioni nuk do të zhvillohet më. )ëse në diagram paraqitet rrjedha e ndryshimeve energjetike nga fillimi deri në fund të reaksionit fitohet diagrami i ndryshimeve energjetike në reaksionin ekzotermikpërkatësisht endotermik. reaksioni ekzotermik
reaksioni endotermik
produkte
Reaktantë
H
H negative (-)
produkte
Reaktantë
pozitive (f)
N#e"t$sia e reaksionit.8i%ji i Hess)it )dryshimi i përmbajtjes së nxehtësisë gjat rrjedhës së reaksionit ose ndryshimit fizik të substancave në presion konstant "të përhershëm# paraqet ndryshimin e entalpisë të procesit të dhënë.N$se !era e
ndr3s"imit t$ enta!0is$ ka t$ &$j$ me reaksionin ,s"eno"et me 5 rH d"e 0ara*et n#e"t$sin$ e reaksionit ose enta!0in$ e reaksionit .
Për atë se ndryshimi i entalpisë varet edhe nga madhësitë tjera të cilat e përshkruajnë reaksionin e dhënëduhet të definohen saktësisht kushtet e reaksionit.Bë së shumti përdoren k's"tet standarde përkatësisht temperatura %C!' dhe shtypja atmosferike "D
NHB4%7 > H?!4%7 C NH?!4s7
5rH@ < F, kJmo!
)ë bazë të ekuacionit termokimik të treguar mund të vërehet se gjat reaksionit të D moli amoniak të gazt me D mol klorhidrik me 12rast formohet Dmol klorur3amoniumi në gjendje agregate të ngurtënë temperaturë %C!'lirohen "shenja @ A# DFGDC kH nxehtësi. ,jat shkruarjes së ekuacioneve termokimike duhet të kemi parasysh për : D.në ekuacion duhet të shenohet gjendja agregate e të gjithë pjesmarrësve në reaksionpër atë se ndryshimi i gjendjes agregate të substancave ndikon në vlerën e nxehtësisë të reaksionitI %.nxehtësia e reaksionit shprehet me kHJmol dhe nëse nuk është shënuar ndryshe ka të bëjë me sasinë e një moli produkt të reaksionit.+jo do të thot se gjat barazimit të reaksionit termokimik koeficienti para formulës së produktit është D "një#.Psh.?kuacioni termokimik i djegies së hidrogjenitme 12rast formohet uji është:
H4%7 > O4%7 C HO4!7
5rH@ < , kJmo!
Për këtë arsye në ekuacionet termokimike shpesh përdoren koleficientat të cilët nuk janë numra të plotë. )ëse ekuacioni është i dhënë me koeficienta me numra të plot nxehtësia e reaksionit nuk ka vlerë të njejtë.Psh.)ë rastin e djegies së hidrogjenit ekuacioni termokimik me koeficienta me numra të plotë do të 5rH@ < F kJmo! ishte+ H4%7 > O4%7 C HO4%7 *asia e nxehtësisë prej CF< kH paraqet sasinë e nxehtësisë gjat formimit të % moleve molekula uji. E.)ëse elementi i cili merr pjesë në reaksion kimik ka më shumë forma elementareështë me rëndësi të shënohet cila prej atyre është i pranishëm në reaksion.Psh.karboni mund të jetë në formë të diamantit apo grafitit dhe për këtë edhe kjo e dhënë shënohet pran gjendjes agregate.
?4s,%rait7 > O4%7 C ?O4%7
5rH@ < BLB, kJmo!
)xehtësia e reaksionit të djegies mund të plërcaktohet në apara tin ka!orimet$r.+alorimetri përbëhet nga nga komora e reaksionit e rrethuar me ujë në enë të izoluar.Batja e ndryshimit të temperaturës së ujit që ndodhet rreth enës me përzierje të reaksionit mundëson llogaritjen e sasisë të nxehtësisë të liruar me reaksionin e djegies së masës së caktuar të komponimit.)xehtësia e reaksionit të reaksionit të djegies të një moli të ndonjë komponimi paraqet nxehtësinë e djegies të atij komponimi. Elektroda ermometër
H2O merr nxehtësi nga zhvillimi i reaksionit
Zhvillohet reaksion ekzotermik
S"em&'!!.8!o%aritja termokimike *a nxehtësi lirohet nga djegia e DKg glukozë / ?kuacioni termokimik është : 'G&G6G"s# $ G6%"g# ( G'6%"g# $ G&%6"l# 9r & L %KC< kHJmol
/%jid"je+ )ë bazë të masës molare të glukozës B"'G&G6G# L DK
Det3r$+ Sa $s"t$ enta!0ia standarde e reaksionit t$ (&$rt"imit t$ H%O4s7 n$ e!emente n$se di"et se 0$r (&$rt"imin e , % oksid merk'ri4II7 H%O neojiten , kJ ener%ji M4H%O7< %mo!
8i%ji i Hess)it 8lera e nxehtësisë së reaksionit të një reaksioni mund të përcaktohet në bazë të vlerave të nxehtësive të reaksionit të reaksioneve tjerë nëse në mes tyre ekziston lidhja dhe nëse të gjitha reaksionet zhvillohen në kushte të njejta.Pasi vlera e entalpisë e sistemit përshkruan gjendjen e atij sistemi edhe ate ashtu që nuk varet nga rrjedha nga e cila sistemi ka arritur gjendjen e dhënë vlen ligji i njohur si !i%ji i Hess)it .
Gjat kalimit të një sistemi kimik nga një gjendje e caktuar fllestare në një gjendje të caktuar përundimtare ,sasia e nxehtësisë së liruar ose të absorbuar nuk varet nga rruga e reaksionit,d.m.th. ajo është e njejtë pa marrë parasysh se a zhvillohet reaksioni në një shkallë apo më shumë sosh. )ga ligji i &ess3it del një përfundim i rëndësishëm: shuma e sasive të nxehtësisë të liruar dhe të absorbuar në shkallët e ve1anta të reaksionit është e barabartë me nxehtësinë e reaksionit që zhvillohet drejtpërsëdrejti.+jo mund të na shërbejë që në mënyrë indirekte t2i caktojmë nxehtësitë e reaksionit të cilat nuk mund të maten drejtpërsëdrejti. Psh.nxehtësia e reaksionit të djegies së karbonit deri në oksid karboni "--# reaksioni "E# mund të përcaktohet nëse janë të njohura nxehtësitë e reaksioneve të reaksioneve "D# dhe "%#. "D# '"s# $ 6%"g# ( '6%"g# "%# '6"g# $ DJ%6%"g# ( '6%"g# "E# '"s# $ DJ%6%"g# ( '6"g#
9r &!D L EMEC kHJmol 9r &!% L %KE kHJmol 9r &! L / kHJmol
)ë shembullin e reaksionit të djegies së oksidit të karbonit "--# mund të vërehet se vlera e kërkuar e nxehtësisë së reaksionit paraqet ndryshimin e nxehtësive të reaksioneve dy reaksioneve tjera. "D# "%# L "E#
Entalpia standarde e formimit të substancës Për numër të madh të komponimeve të ndryshëm është përcaktuar vlera e entalpisë standarde të reaksionit të sintezës të atyre komponimeve nga substancat elementare në gjendje standarde.+ëto vlera janë entalpi standarde të formimit të substancave.)ë bazë të vlerave të tyre dhe zbatimit të ligjit të &ess3 it mund të përcaktohen entalpitë standarde të numrit të madh të reaksioneve të ndryshme edhe atë pa matje eksperimentale.
Entalpia standarde e formimit të substancës paraqet entalpinë standarde të reaksionit të sintezës së një moli të asaj substance nga substancat elementare në gjendje standarde. ?ntaplia standarde e formimit të susbstancës shenohet me 5 H⁰ me 12rast ne kllapa shkruhet formula e komponimit të dhënëpërkatësisht forma e substancës. '"sgrafit# $ 6%"g# ( '6%"g#
9f &! "'6%"g# L EMEC kHJmol
Për substanca elementare në gjendje standarde është marrë se vlera e entalpisë standarde të formimit është zero3
ur 1anë të n1ohura entalpitë standarde të formimit të komponimeve të 3ilët marrin p1esë në reaksion mund të për3aktohet entalpia standarde e 3ilit do reaksion4Entalpia standarde e reaksionit është e 5ara5artë me ndr6shimin e shumës së entalpive të produkteve dhe shumës së entalpive të reaktantëve4
5rH⁰ = ƩΔf Hprodukteve ̶ ƩΔf Hreaktantëve Shembull.Lloarit!a termokimike 7ër3akto vlerën e entalpisë standarde të reaksionit të d1egies së glukozës në 5azë të dhënave 8ë vi1o1në9 :;H,2O;(s) + ;O2(g) (G'6%"s# $ G&%6"l# 9f &"'6%#"g## L EMEC kHJmol 9f &"&%6"g## L %KCC kH.mol 9f &"'G&D%6G"s## L D%%4 kHJmolJ
