9. Найважливіші окисники й відновники

Окисники	Окисники й відновники	Відновники
Переважно містять елементи з найвищим ступенем окиснення	Містять елементи із проміжними ступенями окиснення	Містять елементи або йони з нижчими ступенями окиснення
O2, O3, Mn2O7, KMnO4, K2Cr2O7, H2SeO4, HNO3, H2SO4(конц.), PbO2, KClO3, Fe3+, Ag+, HClO4 (безводна), галогени	H2SO3, HNO2, H2O2, SO2, Na2O2, K2SO3, NaNO2	Метали, С, Н2, H2S, Р, СО, НІ, НBr, HCl, NH3, PH3, KI, NaBr, Fe2+, Sn2+, Mn2+, Cr3+

9. Внутрішня енергія складається з двох частин: 1) З вільної енергії, що може бути перетворена в роботу; 2) із зв’язаної енергії, яка не може бути перетворена в роботу.

Хімічні перетворення супроводжуються перебудовою електронних структур частинок реагуючих речовин (атомів, молекул, іонів тощо) і утворенням нових частинок з новими електронними структурами та властивостями. Відповідно швидкість хімічної реакції та механізм її перебігання залежать від міцності хімічного зв'язку в існуючих частинках. Чим легше руйнуються ці зв'язки, тим більшою буде швидкість реакції.

Хімічна взаємодія у випадку гомогенної реакції відбувається у всьому об'ємі реагуючої суміші; гетерогенна реакція відбувається лише на межі розподілу фаз. Перебіг гомогенних і гетерогенних реакцій у багатьох випадках різний. Тому говорять про кінетику гомогенних і гетерогенних реакцій.

Термохімічні рівняння реакцій - рівняння в яких вказано агрегатний стан реагуючих речовин і тепловий ефект

Наприклад:

2H₂(г) + O₂(г) = 2H₂O(р) + Q_p;

2H₂(г) + O₂(г) = 2H₂O(р); DH.

Q_p - тепловий ефект процесу при постійному тиску.

DH - ентальпія; DH = - Q_p.

Ентальпія, також теплова функція і теплосодержание - термодинамічний потенціал, що характеризує стан системи в термодинамічній рівновазі при виборі в якості незалежних змінних тиску, ентропії і числа частинок.

Простіше кажучи, ентальпія - це та енергія, яка доступна для перетворення в теплоту за певних температурі і тиску.

Якщо термомеханічну систему розглядати як що складається з макротела ( газу) і поршня з вантажем вагою Р = p S, що врівноважує тиск газу р усередині судини, то така система називається розширеною.

Ентальпія або енергія розширеної системи Е дорівнює сумі внутрішньої енергії газу U і потенційної енергії поршня з вантажем E _пот = pSx = pV

H = E = U + p V

Таким чином, ентальпія в даному стані являє собою суму внутрішньої енергії тіла і роботи, яку необхідно затратити, щоб тіло об'ємом V ввести в навколишнє середовище, що має тиск р і знаходиться з тілом в рівноважному стані. Ентальпія системи H - аналогічно внутрішньої енергії та іншим термодинамічним потенціалом - має цілком певне значення для кожного стану, тобто є функцією стану. Отже, в процесі зміни стану

Δ H = H ₂ - H ₁

Зміна ентальпії (або Тепловий ефект хімічної реакції) не залежить від шляху процесу, визначаючись тільки початковим і кінцевим станом Якщо система будь-яким шляхом повертається в початковий стан (круговий процес), то зміна будь-якого її параметра, що є функцією стану, дорівнює нулю, звідси Δ H = 0 , Або ж

Диференціал ентальпії, виражений у власних змінних - через ентропію S і тиск p:

Оскільки в квазіравновесних процесах   - Кількість теплоти, підведеної до системи, звідси випливає фізичний зміст введення поняття ентальпії: її зміна - це тепло, підведене до системи в ізобаріческом процесі (при постійному тиску). Практичне застосування цієї функції засноване на тому, що безліч хімічних процесів в реальних або лабораторних умовах реалізуються саме при постійному (атмосферному) тиску, коли резервуар відкритий. Так, ентальпія освіти - кількість енергії, яка виділяється або поглинається при утворенні складного речовини з простих речовин.

Всі хімічні реакції супроводжуються виділенням (екзотермічні) або поглинанням (ендотермічні) тепла. Мірою теплоти реакції служить зміна ентальпії ΔН, яка відповідає теплообміну при постійному тиску. У разі екзотермічних реакцій система втрачає тепло і ΔН - величина негативна. У разі ендотермічних реакцій система поглинає тепло і ΔН - величина позитивна.

Ентальпією системи зручно користуватися в тих випадках, коли в якості незалежних змінних, що визначають стан системи, вибирають тиск р і температуру Т

H = H (p, T)

У цьому випадку зміна ентальпії в ізобаріческом процесі практично зручно розраховувати, знаючи теплоємність при постійному тиску C _p (T)(Термохимический закон Кірхгофа): 

При цьому використовується емпіричне розкладання теплоємності в ряд за ступенями Т:

Ентальпія - величина адитивна (екстенсивна), тобто для складної системи дорівнює сумі ентальпій її незалежних частин   . Подібно до інших термодинамічних потенціалів, ентальпія визначається з точністю до постійного доданка, якому в термодинаміці часто надають довільні значення (наприклад, при розрахунку і побудові теплових діаграм). При наявності немеханічних сил величина ентальпії системи дорівнює

де X _i - Узагальнена сила; y _i - узагальнена координата.

9. Гетерогенні системи -  фізико-хімічні системи, що складаються з двох або кількох фаз, напр., система: «лід — вода — водяна пара» — гетероґенна система з трьох фаз.

Гомогенні системи - однорідна система, хімічний склад і фізичні властивості якої у всіх частинах однакові або змінюються безперервно, без стрибків (між частинами системи немає поверхонь розділу). У гомогенної системі з двох і більше хімічних компонентів кожен компонент розподілений в масі іншого у вигляді молекул, атомів, іонів. Складові частини гомогенної системи можна відокремити один від одного механічним шляхом.

В гомогенних сумішах складові частини можна знайти ні візуально, ні за допомогою оптичних приладів, оскільки речовини знаходяться в роздробленому стані на мікрорівні. Гомогенними сумішами є суміші будь-яких газів і істинні розчини, а також суміші деяких рідин і твердих речовин, наприклад сплави.

Інтенсивність проходження хімічних реакцій визначається швидкістю, тобто зміною концентрації реагента або продукту реакції за одиницю часу:

де С – молярна концентрація реагента, а t – час. Мінус перед правим членом обумовлений зниженням концентрації реагента в ході реакції. У виразі швидкості реакції за зміною концентрації продукту реакції мінус не ставиться. Отже, швидкість реакції завжди додатня.

Швидкість хімічної реакції залежить від:

• температури: у разі підвищення температури на кожні 10 °С швидкість реакції зростає у два-чотири рази (правило Вант-Гоффа), Для початку хімічної реакції реагенти повинні мати певний запас енергії. Ця енергія Е_а називається енергією активації, тобто це енергія, яку повинні матимолекули, що зіштовхуються, щоб зіткнення привело до хімічного перетворення.

• природи реагентів,

• концентрації реагентів (Закон діючих мас),

• опромінення,

• присутності каталізатора