V. Oxi Lưu huỳnh lí thuyết về phản ứng hoá học
7. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng
Các quá trình hoá học luôn luôn kèm theo sự thay đổi năng lượng. Năng lượng có thể toả ra, có thể được hấp thụ dưới các dạng khác nhau : nhiệt năng, điện năng hoặc quang năng.
Nếu dẫn clo vào một luồng hiđro đang cháy, clo sẽ chấy trong hiđro, tạo thành hiđro clorua. Phản ứng này toả ra năng lượng dưới dạng nhiệt và ánh sáng.
Thuỷ ngân và oxi được tạo thành. Nếu đặt ống thoát khí vào cốc nước để theo dõi quá trình phản ứng thì rằng oxi sẽ ngừng thoát ra khi ngừng đun (bọt khí không xuất hiện). Hiện tượng đó cho thấy, phản ứng xảy ra khi hấp thụ nhiệt.
Năng lượng toả ra hay thu vào trong phản ứng hoá học gọi là hiệu ứng nhiệt của phản ứng.
Giải thích như thế nào, phản ứng này tảo ra năng lượng, phản ứng khác lại hấp thụ năng lượng ?
Ta nhớ lại rằng, phản ứng hoá học là sự tạo thành chất mới từ những chất ban đầu với sự phá vỡ liên kết hoá học trong chất tham gia phản ứng và sự tạo thành những liên kết mới trong sản phẩm của phản ứng. Sự phá vỡ liên kết phải tiêu hao năng lượng, sự tạo thành liên kết mới toả ra năng lượng. Năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hoá học gọi là năng lượng liên kết. Năng lượng liên kết được tính ra kJ với mỗi mol chất (kJ/mol).
Nếu những liên kết trong chất tham gia phản ứng kém bền vững hơn những liên kết mới tạo thành trong sản phẩm thì phản ứng toả ra năng lượng. Ngược lại, nếu liên kết trong chất tham gia phản ứng bền vững hơn trong chất tạo thành thì phản ứng hấp thụ năng lượng.
Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng như thế nào ? Lấy ví dụ phản ứng tạo thành HCl :
H2 + Cl2 = 2HCl Năng lượng liên kết của các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng : H2 Cl2 HCl
E, kJ/ mol : 435,9 242,4 432
Năng lượng để phá vỡ các chất tham gia phản ứng :
435,9 + 242,4 = 678,3 (kJ) Năng lượng toả ra khi tạo thành 2 mol HCl :
2 . 432 = 864 (kJ) Năng lượng toả ra hơn năng lượng tiêu hao :
864 - 678,3 = 185,7 (kJ) Phản ứng này tỏa ra năng lượng
2HgO = 2Hg + O2 Năng lượng liên kết trong các chất :
HgO Hg O2 E, kJ/ mol : 355,7 61,2 498,7
Trong phản ứng này, năng lượng tiêu hao lớn hơn năng lượng tỏa ra : 2 . 355,7 - (2 . 61,2 + 498,7) = 90,3 (kJ) Phản ứng này hấp thụ năng lượng.
Những phản ứng toả ra năng lượng gọi là phản ứng toả nhiệt.
Những phản ứng hấp thụ năng lượng gọi là phản ứng thu nhiệt.
Phương trình phản ứng có ghi hiệu ứng nhiệt của phản ứng gọi là phương trình nhiệt hoá học. Với những phản ứng đã nói đến, phương trình nhiệt hoá học được ghi như sau :
H2 + Cl2 = 2HCl + 185,7 kJ 2HgO = 2Hg + O2 - 90,3 kJ
Tận dụng nhiệt của phản ứng, sự cung cấp năng lượng cần thiết để phản ứng hoá học xảy ra đều phải dựa trên sự xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng. Do vậy, xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng là nhiệm vụ quan trọng của hoá học.