Вопрос 3 - тепловой эффект химической реакции.

Тепловым эффектом химической реакции называется количество теплоты, выделяющееся или поглощаемое в ходе химической реакции, протекающей при постоянстве давления или объема в изотермических условиях, при отсутствии всех видов работ, кроме работы расширения.

Различают изохорный и изобарный тепловые эффекты (Q_P- изобарный; и Q_V- изохорный)

1. V,T=const; Q_V=ΔU; Q_V-функция состояния

2. p,T=const

Q_P=ΔU+pΔV=U₂-U₁+p(V₂-V₁)=(U₂+pV₂)-(U₁+pV₁)=H₂-H₁=ΔH

U,p,V зависят только от состояния системы, но не зависят от того, как оно было достигнуто.

H=U+pV - энтальпия, функция состояния. Характеризует энергетическое состояние системы в изобарно-изотермических условиях.

Q_P=H₂-H₁=ΔH ; δQ_P=dH

В термохимическом уравнении также указываются агрегатные состояния вещества, т.к. от них зависит Q.

Различают экзо- и эндотермические реакции.

Экзотермические сопровождаются выделением тепла из системы во внешнюю среду, Δ_rH<0.

Эндотермические реакции сопровождаются поглощением энергии системой. Δ_rH>0.

Тепловой эффект может быть отнесен как к реакции (кДж), так и к любому участнику реакции (кДж/моль).

когда газ ведет себя как идеальный при p=1атм, то pΔV=ΔνRT

Δ_rH= Δ_rU+ Δν_гRT

Q_P= Q_V+ Δν_гRT

Δ_rH= Δ_r(U+pV)= Δ_rU+p Δ_rV; Δ_rV - изменение V в ходе реакции, связанное с ΔV газообразных участников. Δ_rV= Δ_rV^газ

V_{Ж H20}=0,018 ; V_{Г H20}=22,4 => пренебрегаем V_{Ж H20} когда газ ведет себя как идеальный при p=1атм, то pΔV=ΔνRT

Δ_rH Δ_rU когда реакция протекает в конденсированной фазе или реакция протекает без изменения числа молей газообразных участников реакции Δ_rν^Г= _К- _п

Тепловой эффект химической реакции может быть определен путем непосредственных калориметрических измерений, либо расчетным путем.

Q_ПРЯМ=-Q_ОБРАТН - закон Лавуазье-Лапласа

Δ_rH _ПРЯМ=- Δ_rH _ОБРАТН

Количество теплоты, поглощенное в результате прямого процесса, равно количеству теплоты, выделенной при обратном процессе.

Вопрос 4 - Энтальпия. Стандартная энтальпия образования вещества. Расчет энтальпии химической реакции в нормальных условиях.

Энтальпия химической реакции - изобарный тепловой эффект.

Q_P=ΔH ; δQ_P=dH ; H=U+pV

H - функция состояния

Δ_rH _ПРЯМ=- Δ_rH _ОБРАТН - закон Лавуазье-Лапласа для энтальпий

Δ_rH в общем случае зависит от T, p, состояния вещества, поэтому Δ_rH необходимо относить к одинаковым условиям, то есть стандартизировать.

Стандартные условия: p=1атм; T=298К

Стандартное состояние (то есть при стандартных условиях):

-для индивидуальных твердых и жидких веществ - физическое состояние - наиболее устойчивая т/д модификация при p=1атм и любой T. С-графит; ромбическая сера

-для индивидуальных газов - идеальный газ, p=1атм, любая T

Стандартная энтальпия образования - тепловой эффект образования 1 моль данного соединения из простых веществ, находящихся в той модификации и в том агрегатном состоянии, которые устойчивы при данной Т и р=1атм.

Энтальпия образования любого простого вещества в стандартном состоянии равна нулю. При любой Т: Δ_f (A)=0

Как правило, стандартная энтальпия относится к стандартным условиям, её значения - справочные данные.

Δ_f определяется по закону Гесса или калориметрически.

Энтальпию реакции между веществами, находящимися в стандартных состояниях, при Т и р=1атм, называют стандартной энтальпией реакции Δ_r

При p=1атм, T 298К расчет Δ_r проводится по уравнению Кирхгофа.

T>298К, участники реакции не испытывают фазовых превращений, тогда уравнение Кирхгофа имеет вид: Δ_r = Δ_r + _rC_pdT , где Δ_rC_p - изменение теплоемкости в ходе реакции.

Δ_rC_p= _кС_{p к}- _нС_{p н}

С_p=a+bT+cT^-2

С_p=

Из справочников находят теплоемкости участников реакции, затем рассчитывают Δ_rC_p=Δa+ΔbT+ΔcT^-2 . Так как расчет достаточно громоздкий, применяют различные степени приближения:

1. C_p=f(T); Δ_r (пренебрежение зависимостью C от T)

2. Считаем, что Δ_rC_p=Δ_r

Δ_rC_p= _{к к}- _{н н}

Тогда Δ_r = Δ_r + Δ_r (T-298)

Если в ходе реакции хотя бы один участник претерпевает фазовое превращение, то необходимо учитывать его тепловой эффект и изменение теплоемкости вещества.