Тепловой эффект химической реакции

Реферат

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 rO . 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 fO . 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 — ΔH298,150 , 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.

2 стр., 798 слов

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 этом ...

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 реакцииO = ΣΔH fO (продукты) — ΣΔH fO (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):

 температурная зависимость теплового эффекта энтальпии реакции 1

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:

 температурная зависимость теплового эффекта энтальпии реакции 2

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


3. Стандартная энтальпия сгорания

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

5 стр., 2392 слов

Экономическое значение образования: личные и общественные эффекты ...

... взгляд, нет ничего более далекого от необходимости в измерении экономической эффективности, как само гуманитарное образование. Однако отсутствие такого измерения не способствует увеличению инвестиций в ... отставание предельных затрат на гуманитарное образование неизбежно приведет к замедлению роста технических знаний, к снижению их экономической эффективности. Обществу приходится больше тратиться на ...

4. Стандартная энтальпия растворения

Стандартная энтальпия растворения — ΔH раство , 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 раствKOHо = ΔH решо + ΔH гидрК+о + ΔH гидрOHо = −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 нейтро 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, ΔHнейтр ° = −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 .