Di mana anda nampak termokimia dalam kehidupan seharian

Setiap kali anda memasak hidangan, merasai pemanas tangan menjadi panas, atau menekan pek sejuk segera pada terseliuh, anda sedang menyaksikan termokimia bekerja. Bab termokimia adalah tentang haba yang tindak balas bebaskan atau serap, dan haba itu antara perkara paling ketara dalam seluruh kimia. Artikel ini menunjukkan tempat bab ini hidup dalam kehidupan harian dan mengekalkan takrifnya tepat seperti dikehendaki SPM.

Eksotermik dan endotermik, dalam satu baris

Tindak balas eksotermik membebaskan haba kepada persekitaran, jadi persekitaran menjadi lebih panas dan perubahan haba tindak balas, ΔH, adalah negatif. Tindak balas endotermik menyerap haba, jadi persekitaran menjadi lebih sejuk dan ΔH adalah positif. Di sebalik ini terletak satu peraturan mudah: pemecahan ikatan menyerap tenaga, pembentukan ikatan membebaskan tenaga. Jika lebih banyak tenaga dibebaskan membentuk ikatan baharu berbanding yang digunakan memecahkan ikatan lama, tindak balas itu eksotermik secara keseluruhan.

Bahan api dan makanan: tenaga yang boleh dimakan atau dibakar

Termokimia harian yang paling jelas ialah pembakaran. Membakar LPG, petrol atau etanol membebaskan haba dalam jumlah besar, sebab itu kita menggunakannya sebagai bahan api. Ahli kimia mengukurnya sebagai haba pembakaran, haba yang dibebaskan apabila satu mol bahan api dibakar lengkap, dan ia membolehkan kita membandingkan bahan api mana memberi lebih tenaga segram. Anda boleh melihat ideanya dalam tindak balas haba pembakaran.

Makanan berfungsi cara yang sama. Kalori yang tercetak pada bungkusan biskut ialah ukuran tenaga yang badan anda boleh bebaskan daripada makanan itu melalui respirasi, iaitu pembakaran glukosa yang perlahan dan terkawal. Apabila anda berasa hangat selepas makan, itu ialah tindak balas eksotermik di dalam diri anda.

Pemanas tangan dan tin memanas sendiri

Pemanas tangan boleh guna semula dan tin memanas sendiri menggunakan tindak balas eksotermik dengan sengaja. Sesetengah pemanas tangan bergantung pada pengoksidaan perlahan serbuk besi, tindak balas yang sama seperti pengaratan, tetapi cukup cepat untuk dirasai, membebaskan haba. Tin makanan memanas sendiri menggunakan tindak balas kalsium oksida dengan air, yang sangat eksotermik:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

Pek itu menjadi panas kerana ikatan yang terbentuk dalam hasil membebaskan lebih banyak tenaga berbanding yang diambil untuk memulakan tindak balas. Ia tepat idea eksotermik daripada sukatan, dijual di kedai.

Pek sejuk: endotermik atas pesanan

Pek sejuk segera untuk kecederaan sukan melakukan sebaliknya. Ia mengandungi garam seperti ammonium nitrat dan satu poket air berasingan; picit pek dan garam larut, menyerap haba daripada persekitaran supaya pek menjadi sejuk di tangan anda. Melarutkan ammonium nitrat adalah endotermik, dan anda boleh merasai suhu jatuh. Prinsip endotermik yang sama menerangkan mengapa peluh yang menyejukkan kulit anda, atau ais yang mencair dalam minuman, menarik haba pergi.

Peneutralan dan penyesaran yang boleh diukur

Dua tindak balas makmal daripada bab ini muncul dalam kehidupan harian juga. Peneutralan asid oleh alkali adalah eksotermik, campuran menjadi panas, sebab itu mencampurkan pencuci kuat boleh menjadi panas. Penyesaran, di mana logam reaktif menolak yang kurang reaktif keluar dari larutan, juga membebaskan haba. Di makmal anda mengukurnya dengan termometer dan persamaan haba Q = mcθ, kemudian mengira perubahan haba per mol. Berlatihlah di halaman perubahan haba tindak balas.

Gambar rajah profil tenaga, dijadikan nyata

SPM meminta anda melukis gambar rajah profil tenaga. Bagi tindak balas eksotermik, hasil berada lebih rendah daripada bahan tindak balas, kerana tenaga dibebaskan; bagi tindak balas endotermik, hasil berada lebih tinggi, kerana tenaga diserap. “Bukit” antara keduanya ialah tenaga pengaktifan. Apabila anda melakar satu, bayangkan pemanas tangan (hasil lebih rendah, haba dibebaskan) atau pek sejuk (hasil lebih tinggi, haba diserap) dan gambar rajah itu tidak lagi abstrak.

Membaca nilai bahan api

Idea harian “nilai bahan api” datang terus daripada bab ini. Apabila anda membandingkan LPG dengan arang, atau satu jenama bahan api dengan yang lain, anda sebenarnya membandingkan haba yang dibebaskan segram, semakin tinggi nilai bahan api, semakin banyak tenaga anda dapat daripada jisim yang sama. Sebab itulah jurutera mengambil berat tentang haba pembakaran dan sebab label makanan memetik tenaga per hidangan. Di makmal anda mengukur nilai bahan api dengan membakar jisim bahan api yang diketahui untuk memanaskan jisim air yang diketahui, kemudian menggunakan Q = mcθ; versi hariannya hanyalah memilih bahan api yang mendidihkan cerek anda dengan kos paling rendah. Belajar membaca nombor itu menukar takrif yang kering menjadi sesuatu yang boleh anda guna ketika membeli tong gas.

Menukar hangat dan sejuk menjadi markah

Peperiksaan menghargai ketepatan di sini. Sentiasa nyatakan tanda ΔH, sentiasa sebut sama ada persekitaran menjadi lebih panas atau lebih sejuk, dan sentiasa bersedia menerangkan perubahan dari segi ikatan dipecah dan ikatan dibentuk. Pengiraan terkerja menggunakan Q = mcθ, dengan unit berhati-hati, bernilai beberapa markah dalam Kertas 2. Apabila anda boleh melihat pemanas tangan dan pek sejuk dan menamakan yang mana eksotermik dan yang mana endotermik, serta mengapa, bab itu selamat.

Jika tanda ΔH, profil tenaga atau pengiraan Q = mcθ masih menjatuhkan anda, pelajaran dalam talian satu-ke-satu yang ringkas boleh membimbing anda melaluinya dengan nombor sebenar. Guru kami mengajar dalam bahasa Inggeris dari RM50 sejam, dan anda boleh bermula dengan percubaan satu jam berbayar untuk melihat cara ia berfungsi untuk anak anda.