пользователей: 21258
предметов: 10464
вопросов: 177980
Конспект-online
зарегистрируйся или войди через vk.com чтобы оставить конспект.
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

I семестр:
» Физика
» Химия

Тепловой эффект химической реакции. Эндо и экзотермические процессы. Понятие стандартной энтальпии образования вещества, Закон Гесса и следствия из него.

 

Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

  • Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Qv(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Qp(изобарный процесс).
  • В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Если реакцию проводят при стандартных условиях при Т = 298,15 К = 25 ˚С и Р = 1 атм = 101325 Па, тепловой эффект называют стандартным тепловым эффектом реакции или стандартной энтальпией реакции ΔHrO. В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования.

Эндотерми́ческие реа́кции (от др.-греч. ἔνδον — внутри и θέρμη — тепло) — химические реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты. Для эндотермических реакций изменение энтальпии и внутренней энергии имеют положительные значения (\Delta H > 0\Delta U > 0), таким образом, продукты реакции содержат больше энергии, чем исходные компоненты.

К эндотермическим реакциям относятся:

  • реакции восстановления металлов из оксидов,
  • электролиза (поглощается электрическая энергия),
  • электролитической диссоциации (например, растворение солей в воде),
  • ионизации,
  • фотосинтеза.
  • Экзотермическая реакция — химическая реакция, сопровождающаяся выделением теплоты. Противоположна эндотермической реакции.

    Полное количество энергии в химической системе чрезвычайно трудно измерить или подсчитать. С другой стороны, изменение энтальпии ΔH в химической реакции гораздо легче измерить или сосчитать. Для этих целей используют калориметры. Измеренное значение ΔH соотносится сэнергией связи молекул следующим образом:

    ΔH = энергия, потраченная на разрыв связей — энергия, выделенная при образовании связей продуктов реакции.

    Для экзотермических реакций эта формула даёт отрицательное значение для ΔH, так как большее значение вычитается из меньшего значения. При сгорании водорода, например:

    2H2 + O2 → 2 H2O

    изменение энтальпии равно ΔH = −483.6 кДж на один моль O2.

Эндотермические реакции противоположны экзотермическим реакциям.

Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давленияэнтропии и числа частиц.

 

Единица энтальпии образования вещества в СИ - джоуль на моль (Дж/моль), в химии используется более удобная кратная единица - килоджоуль на моль (кДж/моль).

Пример. Энтальпия образования газообразного диоксида углерода равна ΔH°298(CO2) = -393 кДж/моль:

 

С(т) + O2(г) = CO2(г);     ΔH° = -393 кДж

т.е. при образовании 1 моль CO2 по этой реакции выделится во внешнюю среду теплота, равная 393 кДж.

 

2N2(г) + 5O2(г) = 2N2O5(г);     ΔH° = +22 кДж

при образовании 1 моль N2O5 в этой реакции из внешней среды в систему передается теплота, равная 11 кДж: ΔH°(N2O5) = +22 кДж ÷ 2 моль = +11 кДж/моль.

   Энтальпия образования простых веществ принята равной нулю, причем нулевое значение энтальпии образования простого вещества приписывается одному, точно определенному состоянию этого вещества, называемому базовым (эталонным состоянием).

Тепловой эффект реакции - теплота, сопровождающая данную реак­цию и отнесенная к определенному количеству вещества. Величина теплового эффекта реакции зависит от условий ее проведения и состояния веществ. вступающих в реакцию (реагентов), и веществ, образующихся в результате реакции (продуктов реакции).

Впервые основное свойство тепловых эффектов реакции, проводимых при постоянном объеме или при постоянном давлении, было сформулировано в 1840 г. Г.И. Гессом.

^ Закон Гесса утверждает: тепловой эффект реакции не зависит от промежуточных стадий, а определяется лишь начальными и конечными состояниями ве­ществ, если единственной работой является работа расширения, и объем (или давление) в ходе реакции остается неизменным. Таким образом, если возможно проведение реакций несколькими спо­собами, то при совпадении состояний реагентов и продуктов реакции тепло­вой эффект ее должен быть одним и тем же.

Из закона Гесса вытекают два важнейших следствия:

1) тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования про­стых веществ продуктов реакции за вычетом суммы теплот об­разовании из простых веществ исходных соединении;

2) тепловой эффект реакции равен сумме теплит сгорания исход­ных соединении за вычетом суммы теплот сгорания продуктов реакции.

(Далее можно привести пример как с использованием закона Гесса вычислить тепловой эффект какой-нибудь реакции).

Формулу расчета тепловых эффектов реакций по первому следствию из закона Гесса можно представить следующим образом:

143825_html_mf041d42.png

Общая формула для расчета тепловых эффектов по второму следст­вию из закона Гесса имеет следующий вид

143825_html_740a1a80.png

Второе следствие из закона Гесса наиболее широко используется для расчета тепловых реакций с участием органических соединений, так как зна­чительно легче определять их теплоты сгорания в кислороде, чем теплоты образования из элементов.

 


28.01.2014; 17:26
хиты: 2827
рейтинг:0
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2016. All Rights Reserved. помощь