![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Тепловой эффект реакции.
Энергетический эффект хим. процесса возникает за счет изменения в системе внутренней энергии U. Внутренняя энергия системы складывается из энергии движения и взаимодействия составляющих её частиц (молекул, атомов, ядер, ё-нов). Предположим, что некоторая система за счёт поглощения теплоты Q переходит из состояния 1 в состояние 2. Эта теплота расходуется на изменение внутренней энергии системы U и на совершение работы против внешних сил A: Q= Δ U+A – закон сохранения энергии. Внутренняя энергия является функцией состояния вещества и зависит только от параметров состояния. Δ U=Q-A – первый закон термодинамики. Под работой против внешних сил подразумевается работа против внешнего давления P. Она равна произведению давления Р на изменение объёма системы V: А=р(V2-V1)=p Δ V; Q= Δ U+p Δ V Химические реакции обычно протекают при постоянном давлении (изобарными) или при постоянном объёме (изохорными). При изохорном процессе (V=const), переходу системы из состояния 1 в состояние 2 отвечает равенство: QV=U2-U1= Δ U (Δ V=0) При изобарном процессе (Р=const) тепловой эффект: QP=(U2-U1)+p(V2-V1) Или QР=(U2+pV2)-(U1+pV1) Обозначим U+pV=H, тогда QР=H2-H1= Δ H Величину Н называют энтальпией. Энтальпия - функция состояния вещества, т.е. она определяется химической природой вещества, его фазовым состоянием и параметрами состояния (температурой и давлением). Величину Δ Н называют изменением энтальпии в процессе или тепловым эффектом процесса, но часто используют сокращенные названия: теплота или энтальпия процесса. Для того чтобы можно было сравнивать энергетические эффекты различных процессов, расчёты относят 1 моль вещества и условиям, принятым за стандартные: давление 101, 3 кПа и температура 298, 15 К. (Δ Но298)- стандартная величина или Δ Но. Единица энтальпии в СИ Дж (кДж). Если в химическом уравнении кроме реагентов, продуктов указывается тепловой эффект, то уравнение называется термохимическим.
2С(Г)+О(Г)=2СО(Г), Δ Но=-220 кДж Если Δ Н< 0, то реакция является экзотермической, (тепло выделяется) Если Δ H> 0, то реакция является эндотермической. (тепло поглощается) Термохимические расчёты проводят, используя энтальпии (теплоты) образования веществ. Энтальпия реакции образования многоэлементного соединения из простых веществ, отнесённая к 1 моль продукта реакции, называется энтальпией образования вещества. Единица энтальпии образования вещества в СИ Дж/моль (кДж/моль). Пример: 1)Энтальпия образования газообразного диоксида углерода равна Δ НоСО2=-393 кДж/моль, т.к. С(Г)+О2(Г)=СО2(Г); Δ Но=-393 кДж, т.е. при образовании 1 моль СО2 по этой реакции выделяется во внешнюю среду теплота, равная 393 кДж. 2)Из термохимического уравнения реакции 2N2(Г)+5O2(Г)=2N2O5; Δ Hо=+22 кДж следует, что Δ НоN2O5=+22/2 (моль)=+11 кДж, т.е. при образовании 1 моль N2O5 в этой реакции из внешней среды в систему передаётся теплота, равная 11 кДж. Энтальпия образования простых веществ принята равной нулю. Закон Гесса. В основе закона термохимических расчётов лежит закон Гесса: (1840 г., русский учёный Г.И.Гесс) Тепловой эффект не зависит от пути, по которому проходит процесс, а определяется только начальным и конечным состоянием системы. Пример: реакция окисления графита кислородом может быть осуществлена или прямо до СО2, или с промежуточным образованием СО и последующим его окислением: 1) С(графит)+1/2 О2(г)=СО(г), Δ Но1=-110 кДж + + 2)СО(г)+1/2 О2(Г)=СО2(г) Δ Но2 =-283 кДж 3)С(графит)+О2(г)=СО2(г) Δ Но1 + Но2=-393 кДж Δ Но3=-393 кДж Следствие из закона Гесса: Закон Гесса применяют для расчёта тепловых эффектов любых реакций, если известны энтальпия образования всех реагентов и продуктов реакции. Согласно этого закона тепловой эффект реакции представляет собой разность между суммой энтальпии образования продуктов реакции суммой энтальпии образования исходных веществ: Δ Но= Σ nΔ Нопрод.- Σ n Δ Ноисх.в.в., где n – стехиометрические количества веществ. С помощью термохимических расчётов можно определить энергию химических связей, энергии кристаллических решёток, теплоты растворения и гидратации, тепловые эффекты фазовых превращений и т.д.
|