1.2 Общие принципы построения вв

1.2.1 Элементарный состав и структура вв

1.2.1.1 Экзо- и эндотермические соединения

а) Сведения из химии: энергообмен в процессе химических реакций

Элементы реагируют, образуя соединения, с выделением или поглощением тепла, называемого теплотой образования (или энтальпией образования). Названный тепловой эффект вызван разрывом существующих химических связей или образованием новых. Тепловые эффекты реакций зависят от давления и температуры среды, в которой протекают реакции. Поэтому для удобства сравнения в справочной литературе приводятся данные о тепловых эффектах при стандартных условиях ( кПа). В термохимии принято считать, что простые вещества в стандартных условиях имеют энтальпию образования, равную нулю. При этом агрегатное состояние веществ может быть газообразным ( и так далее); жидким (ж) ( ); твердым (тв) или кристаллическим (кр) – и другие. Полагают, что энтальпия образования имеет отрицательное значение, если тепло выделяется, и положительное, если тепло поглощается системой. Соединения, полученные с выделением тепла, называются экзотермическими. Соединения, полученные из элементов с поглощением тепла, называются эндотермическими.

Примером экзотермической реакции является реакция между и с образованием , сопровождающаяся выделением тепла, которое поглощается диоксидом углерода и нагревает его до высокой температуры. Двуокись углерода, таким образом, обладает значительно меньшей энергией, чем элементы, из которых она получена. (рисунок 1).

Эндотермическая реакция между и водородом, приводящая к образованию ацетилена и сопровождающаяся поглощением тепла кДж/моль. Ацетилен, таким образом, находится на более высоком энергетическом уровне, чем исходные вещества.

При разложении такого эндотермического соединения до простых веществ это тепло выделяется и, соответственно, продукты разложения нагреваются. Так, например, при выделении кДж/моль температура водорода и углерода поднимается до К.

Все химические системы имеют тенденцию к достижению устойчивого равновесия. Сильно эндотермические соединения с повышенным энергетическим уровнем нестабильны, поскольку стремятся превращаться в соединения, имеющие более низкий уровень энергии. Все эндотермические соединения являются потенциально опасными веществами. Степень опасности зависит от скорости разложения эндотермического соединения. Например, реакция разложения азида свинца протекает практически мгновенно. Высокая эндотермичность азида свинца является причиной высокой чувствительности его к внешним воздействиям, вследствие чего он нашел применение в качестве инициирующего взрывчатого вещества.

б) Окислители и горючие

Любая химическая реакция протекает с разрывом связей между атомами и образованием новых связей.

Тепловыделение будет наблюдаться в том случае, если разрываемые связи будут слабыми, а вновь образуемые связи – более прочными. Наиболее прочные связи образуются между атомами с противоположными свойствами, например, типичных металлов с типичными неметаллами. Условию максимального тепловыделения отвечают реакции взаимодействия веществ с кислородом и фтором, сущность которых сводится к передаче им электронов от этих веществ (как принято говорить – окисление веществ кислородом и фтором). Следовательно, условно можно разделить все вещества на окислители и горючие. Если рассматривать окисление простых веществ, то теплоты реакций элементов с кислородом и фтором будут равны энтальпиям образования соответствующих продуктов окисления.