Тепловой эффект химической реакции

метки: Температура, Эффект, Теплов, Зависимость, Энтальпия, Стандартный, Вещество, Теплота

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 Q _v (изохорный процесс), либо при постоянном давлении Q _p (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 Δ H _r ^O . В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования.

1. Стандартная энтальпия образования (стандартная теплота образования)

Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивых стандартных состояниях.

Например, стандартная энтальпия образования 1 моль метана из углерода и водорода равна тепловому эффекту реакции:

С(тв) + 2H ₂ (г) = CH₄ (г) + 76 кДж/моль.

Стандартная энтальпия образования обозначается Δ H _f ^O . Здесь индекс f означает formation (образование), а перечеркнутый кружок, напоминающий диск Плимсоля^[1] — то, что величина относится к стандартному состоянию вещества. В литературе часто встречается другое обозначение стандартной энтальпии — ΔH_298,15 ⁰ , где 0 указывает на равенство давления одной атмосфере^[2] (или, несколько более точно, на стандартные условия^[3] ), а 298,15 — температура. Иногда индекс 0 используют для величин, относящихся к чистому веществу , оговаривая, что обозначать им стандартные термодинамические величины можно только тогда, когда в качестве стандартного состояния выбрано именно чистое вещество^[4] . Стандартным также может быть принято, например, состояние вещества в предельно разбавленном растворе. «Диск Плимсоля» в таком случае означает собственно стандартное состояние вещества, независимо от его выбора.

Сущность и принципы организации инклюзивного образования

... развитию всех сторон личности. Рисунок 1. Достоинства инклюзивного образования. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ Современное состояние инклюзивного образования в России На сегодняшний день развитие инклюзивного образования в РФ проходит достаточно медленными темпами. При ...

Энтальпия образования простых веществ принимается равной нулю, причем нулевое значение энтальпии образования относится к агрегатному состоянию, устойчивому при T = 298 K. Например, для йода в кристаллическом состоянии Δ H _{I2 (тв)} ⁰ = 0 кДж/моль, а для жидкого йода ΔH _{I2 (ж)} ⁰ = 22 кДж/моль. Энтальпии образования простых веществ при стандартных условиях являются их основными энергетическими характеристиками.

Тепловой эффект любой реакции находится как разность между суммой теплот образования всех продуктов и суммой теплот образования всех реагентов в данной реакции (следствие закона Гесса):

Δ H _{реакции} ^O = ΣΔH _f ^O (продукты) — ΣΔH _f ^O (реагенты)

Термохимические эффекты можно включать в химические реакции. Химические уравнения в которых указано количество выделившейся или поглощенной теплоты, называются термохимическими уравнениями. Реакции, сопровождающиеcя выделением тепла в окружающую среду имеют отрицательный тепловой эффект и называются экзотермическими. Реакции, сопровождающиеся поглощением тепла имеют положительный тепловой эффект и называются эндотермическими. Тепловой эффект обычно относится к одному молю прореагировавшего исходного вещества, стехиометрический коэффициент которого максимален.

2. Температурная зависимость теплового эффекта (энтальпии) реакции

Чтобы рассчитать температурную зависимость энтальпии реакции, необходимо знать мольные теплоемкости веществ, участвующих в реакции. Изменение энтальпии реакции при увеличении температуры от Т ₁ до Т₂ рассчитывают по закону Кирхгофа (предполагается, что в данном интервале температур мольные теплоемкости не зависят от температуры и нет фазовых превращений):

Если в данном интервале температур происходят фазовые превращения, то при расчёте необходимо учесть теплоты соответствующих превращений, а также изменение температурной зависимости теплоемкости веществ, претерпевших такие превращения:

где ΔC _p (T₁ ,T_f ) — изменение теплоемкости в интервале температур от Т₁ до температуры фазового перехода; ΔC_p (T_f ,T₂ ) — изменение теплоемкости в интервале температур от температуры фазового перехода до конечной температуры, и T_f — температура фазового перехода.

Работа с трудными подростками в учреждениях дополнительного образования

... с трудными подростками в дополнительного учреждениях образования 1.1 Психолого-педагогические особенности подростков трудных Главное содержание подростковоговозраста составляетего детства от переход к взрослости. Этот переход подразделяется на возраст дваэтапаподростковый и юность (ранняя и ...

3. Стандартная энтальпия сгорания

Стандартная энтальпия сгорания — ΔH _гор ^о , тепловой эффект реакции сгорания одного моля вещества в кислороде до образования оксидов в высшей степени окисления. Теплота сгорания негорючих веществ принимается равной нулю.

4. Стандартная энтальпия растворения

Стандартная энтальпия растворения — ΔH _раств ^о , тепловой эффект процесса растворения 1 моля вещества в бесконечно большом количестве растворителя. Складывается из теплоты разрушения кристаллической решетки и теплоты гидратации (или теплоты сольватации для неводных растворов), выделяющейся в результате взаимодействия молекул растворителя с молекулами или ионами растворяемого вещества с образованием соединений переменного состава — гидратов (сольватов).

Разрушение кристаллической решетки, как правило, эндотермический процесс — ΔH _реш > 0, а гидратация ионов — экзотермический, ΔH _гидр < 0. В зависимости от соотношения значений ΔH _реш и ΔH _гидр энтальпия растворения может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Так растворение кристаллического гидроксида калия сопровождается выделением тепла:

Δ H раствKOH о = ΔH реш о + ΔH гидрК+ о + ΔH гидрOH− о = −59 КДж/моль

Под энтальпией гидратации — Δ H _гидр , понимается теплота, которая выделяется при переходе 1 моля ионов из вакуума в раствор.

5. Стандартная энтальпия нейтрализации

Стандартная энтальпия нейтрализации — ΔH _нейтр ^о энтальпия реакции взаимодействия сильных кислот и оснований с образованием 1 моля воды при стандартных условиях:

HCl + NaOH = NaCl + H ₂ O

H ⁺ + OH⁻ = H₂ O, ΔH_нейтр ° = −55,9 кДж/моль

Стандартная энтальпия нейтрализации для концентрированных растворов сильных электролитов зависит от концентрации ионов, вследствие изменения значения ΔH _{гидратации} ° ионов при разбавлении.

Примечания

Литература

[Электронный ресурс]//URL: https://psystars.ru/referat/zavisimost-teplovogo-effekta-ot-temperaturyi/

• Кнорре Д. Г., Крылова Л. Ф., Музыкантов В. С. Физическая химия. — М. : Высшая школа, 1990
• Эткинс П. Физическая химия. — Москва. : Мир, 1980

Данный реферат составлен на основе .