Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Тепловые эффекты химических реакций.

Тепловые эффекты химических реакций изучает раздел термодинамики, называемый термохимией.

Количество выделенного (или поглощенного) тепла в химическом процессе называется теплотой реакции.

Из уравнения (2) следует, что теплота изохорного процесса (V = const, DV = 0) равна изменению внутренней энергии системы:

Q_v = DU (3),

теплота изобарного процесса равна изменению энтальпии системы:

Qp = DU + p×DV = D(U + p×V) = DH, (4)

где H = U + pV - энтальпия системы.

Таким образом теплота изохорного или изобарного процессов являются функциями состояния системы.

Уравнения (3) и (4) обосновывают экспериментально установленный закон Гесса:

Теплота химической реакции (в изохорном и изобарном процессе) не зависит от пути протекания реакции, а определяется только исходным и конечным состояниями системы (т.е. видом и состоянием исходных и конечных веществ).

Это означает, что теплота реакции равна сумме теплоты всех ее промежуточных стадий. Пользуясь этим, можно вычислить тепловые эффекты процессов, экспериментальное изучение которых по тем или иным причинам невозможно.

ПРИМЕР 1. В реакции нейтрализации слабой уксусной кислоты:

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O

(a) CH₃COOH + OH^- = CH₃COO^- + H₂O, DH_a

можно выделить две стадии:

(б) диссоциация CH₃COOH = CH₃COO^- + H⁺, DH_б

(в) нейтрализация H⁺ + OH^- = H₂O, DH_в

Реакция (а) представляет собой сумму реакций (б) и (в), и из закона Гесса следует, что DH_а = DH_б + DH_в.

Диссоциация слабой кислоты (реакция (б)) не протекает до конца, поэтому измерить теплоту этой реакции невозможно, однако, определив экспериментально теплоту нейтрализации слабой кислоты (DH_а ) и сильной кислоты (DH_в ), можно рассчитать теплоту реакции диссоциации слабой кислоты: DH_б = DH_а - DH_в.

Величины внутренней энергии, энтальпии и, следовательно, тепловых эффектов реакций зависят от состояния веществ и параметров системы, поэтому для возможности их сравнения вводятся понятия стандартного состояния вещества и стандартных условий.

Стандартным состоянием называется состояние индивидуального вещества в наиболее устойчивой его форме при давлении р = 101325 Па (1 атм), для растворенного вещества - при его концентрации в растворе, равной 1 моль/л.

Стандартными условиями считаются нормальное атмосферное давление р=101325 Па и температура Т = 298,15 К (25 °С).

Стандартной теплотой (энтальпией) образования химического соединения называют тепловой эффект реакции образования одного моля этого соединения из простых веществ в стандартном состоянии. Обозначается DН_f^°_,298(), единицы измерения [ кДж/моль ].

Из этого определения следует, что стандартная энтальпия образования простых веществ равна нулю. Стандартные энтальпии образования соединений приводятся в термодинамических таблицах (см. приложение).

Из закона Гесса следует, что