探究化學反應的熱動力學方程及其應用

【摘 要】現階段的加工、生產任務，已經完全告別了傳統的生產模式，很多工作中都融合了不同學科的研究成果，并且隨著研究的不斷深入，生產、加工的水平獲得了持續的提升。化學反應的熱動力學方程，是化學領域中的重點研究對象，在很多方面均表現出了較大的積極作用。通過將熱動力學方程應用到實際的工作中，提高了分析的深度，對材料的把握和技術的掌控，都有很大的提升。今后，應進一步加強對化學反應熱動力學方程的相關研究，并將研究成果，廣泛的應用到工作當中，創造出更大的經濟效益和社會效益。

【關鍵詞】化學；熱動力學；方程；應用

化學中的熱動力學研究時間較長，并且在很多方面均表現出了較大的積極意義和較高的科研水平。從這一科學的本身來分析，熱動力學之所以能夠引起科學界的廣泛重視，主要是因為，熱動力學的研究，是到目前為止，唯一通過一個實驗方法同時得到熱力學、動力學雙重信息的方法，不僅權威性較高，同時在實際的方程研究方面，擁有廣闊的空間和較強的拓展性，未來擁有很大的潛力等待開發。在此，本文主要對化學反應的熱動力學方程及其應用進行討論。

一、化學反應的熱動力學方程

對于化學反應而言，其內容的廣闊性是毋庸置疑的，但在研究過程中，我們不可能對所有的化學反應都進行深入的研究，而是要從一個比較重點且具有多項聯系的領域開始，逐步的拓展，以此來獲得更健全的體系和更多的方法。化學反應的熱動力學方程，在很多方面均表現出了較強的可研究性，通過對熱動力學方程進行研究，可獲得較多的重要成果。

1.動態熱化學

從化學的角度來分析，自然界當中的很多變化，都是以熱效應的形式來表現出來的。我們在以往的研究中，投入了大量的時間和精力在“靜態”熱化學研究當中，但獲得的成果具有很大的局限性，對實際工作的幫助并不是特別大。為此，在研究的過程中，應在“動態熱化學”方面進行深入的研究。從客觀的角度來分析，動態熱化學在研究過程中，由于材料學、電子學、計算機技術等各個領域均得到了突破的進展，因此關于動態熱化學的研究，可直接應用這些領域的研究成果，省去了很多的時間與精力。同時，在研究的過程中，得到了熱量計某一變化過程熱功率隨時間變化的具體關系結論，也就是熱焓發生函數。通過該函數的研究和分析，能夠進一步的了解在變化過程中，關于動力學的信息內容。

2.熱動力學曲線

在研究的過程中，對于一個化學反應而言，如果將條件設定在等溫等壓的情況下，那么熱焓變化在實際的大小比例中，主要是與反應速度表現出正比的關系。另一方面，在長期的探究中，發現熱焓變化過程中，其時間變率方面，主要是與反應速率，表現出反比的關系。化學反應的熱動力學方程包含內容比較多，熱動力學曲線是其中的重要組成部分。深入研究發現，如果我們能夠連續的、準確記錄下一個變化過程的量熱曲線，那么就可以為該量熱曲線，提供比較充分的熱力學信息、動力學信息，對于后續研究而言，總體上的積極意義較大。通過對型號為RD496-III熱導式微量計的研究，得到放熱熱 譜曲線。對曲線進行研究后發現，在該變化的過程當中，總熱效應就是曲線下的具體積分面積：。在該式中，dHt/dt主要表示的熱焓變率，并且與時間具有非常密切的關系，在研究當中，又被稱之為熱動力學曲線。

二、化學反應熱動力學方程的應用

通過對化學反應熱動力學方程進行研究后，獲得了很多的積極成果，并且在客觀上和主觀上，減少了很多的錯誤猜想和偏差的研究方式。將化學反應的熱動力學方程進行應用，無論是對于理論研究還是體系的健全，亦或是具體的工作而言，都具有較大的積極意義。

1.Zn（Leu）CL2溶解焓的測定

在化學反應的熱動力學方程應用中，對Zn（Leu）CL2溶解焓進行測定，是該方程的重要通途之一，并且在實際的研究中，取得了非常理想的成績。目前，Zn（Leu）CL2固態配合物在水中的溶解方程式，如下所示：

在實際的操作中，我們首先稱取準確數量的Zn（Leu）CL2，并且將其放入到加樣裝置中。之后，要移取一定數量的離子水，基本上移取的數量為8.00ml，將離子水放入到反應池當中。接下來，設定好離子水與樣品的物質量比例，基本上徘徊在3599～39071之間，將該條件，視為無限的稀釋條件。最后，裝入到爐體當中，等待熱平衡，在熱平衡后進行測試，以此來獲得相應的熱動力學曲線，該溶解反應主要隸屬于放熱反應。由此可見，利用化學反應的熱動力學方程，可更好的完成Zn（Leu）CL2溶解焓的測定，且操作簡單，得到的結果相對精確。

2.氯化鋅與牛磺酸液——液反應的熱動力學研究

將化學反應的熱動力學方程進行應用，還突出表現在氯化鋅與牛磺酸液——液反應的熱動力學的研究當中。該方面的研究，對各種試劑的生產和液體方面的產品，均具有較大的影響。通過不斷的討論與研究，氯化鋅與牛磺酸液——液反應的熱動力學的方程式，具體如下所示：

Zn2+（aq）+2C2H7O3NS→Zn（C2H7O3NS）22+（aq）

在具體的操作當中，實驗裝置的安裝，主要是按照標準流程進行安裝。同時，在溶液的配比方面，鋅鹽與牛磺酸，均采用濃度為0.1000mol·L-1的水溶液作為研究溶液。另外，鋅鹽與牛磺酸在物質的量比方面，具體比例為1∶2，以此來確保反應的充分性。經過反應操作后，發現氯化鋅與牛磺酸液——液反應的熱動力學的反應，可劃分到一級反應的類別當中。在反應過程中，基本上會隨著溫度的持續升高，反應的速率也會表現出增大的趨勢，表現出正比的關系。在反應活化能的研究當中，發現氯化鋅與牛磺酸液——液反應的熱動力學，其反應活化焓并不是很大，但是在活化熵方面，卻是比較高的。由此證明，氯化鋅與牛磺酸液——液反應的熱動力學的反應比較容易進行。

三、總結

本文對化學反應的熱動力學方程以及實際的應用進行討論，從客觀的工作來分析，化學反應的熱動力學方程，包括的內容較多，能夠對多方面的研究，產生較強的促進作用，并且在很多方面均表現出了較大的積極意義。今后，應對化學反應的熱動力學方程進行深入的研究，促進各個相關領域的全面進步，創造出更大的價值。

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作者簡介：

羅金星（1962.12～ ），男，布依族，貴州安順人，大學學歷，講師，研究方向為化學。