19 Процестің жылу эффектісі дегеніміз не ?

Деструктивті процестер үшін жоғары температура және жоғары қысым қалыпты жағдай.Термиялық процестердің температура аймағы 500-1000С аралығында.Катализаторларды пайдалану процестің біркелкі өтуіне жағдай жасайды,бірақ кей жағдайларда каталитикалық процесс өздігінен жоғары температураға ие болады.Хи-миялық реакциялар кезіндегі ішкі энергияның өзгеруі, жалпы бар- : лық процестердегі секілді, жылуды сідіру немесе бөліп шығару және мұның салдарынан жұмыстын, атқарылуы сияқты құбылыс-тармен тығыз байланыста өтеді. Әдетте, мұндағы жұмыс өте аз болады. Ал, химиялық реакциялар кезінде пайда болатын жылу термодинамиканың термохимия (жылу химиясы) деп аталатын тарауында қарастырылады. Енді химиялық реакциялардың жылу эффектісі (әсері) үғымын енгізелік. Химиялық реакциялардың жылу эффектісі деп химиялық реакция нәтижесінде бөлінетін немесе сіңірілетін жылуды айтады. Осы тұжырым дәл болу үшіи мынадай үш шарт орындалуы керек:

1. Қөлем немесе кысым тұракты.

2. Қөлемнің ұлғаю кезінде пайда болатын жұмыстан басқа бір-де-бір жұмыс жүргізілмейді, яғни А = 0.

3. Реакцияға дейінгі және кейінгі заттардың температуралары бірдей, яғни Т1 — 2.

Термохимияның негізі Гесс заңы болып саналады. Кейде оны реакция жылулары қосындыларының тұрақтылығы туралы заң деп те атайды және ол былайша тұжырымдалады: химиялық реак-циялардыц жылу эффектісі реакцияға қатысатын жэне одан алы-натын заттардық табиғаты жэне күйімен анықталады да арадағы сатылай жүретін химиялық реакцияларға тәуелсіз, яғни әуелгі күйден соңғыға ауысу әдісіне де байланысты емес.Реакциялардағы жылу қосындысының тұрақтылығы туралы заңды 1836—1840 жылдарда жүргізген нақтылы тәжірибелері нә-тижесінде Петербург университетінің профессоры Г. И. Гесс тұжырымдаган. Реакциялардағы жылу қосындысының тұрақтылығы туралы заңды 1836—1840 жылдарда жүргізген нақтылы тәжірибелері нә-’ижесінде Петербург университетінің профессоры Г. И. Гесс тұжы-рымдаған. Жоғарыда келтірілген үш шарттың алғашқы екеуі орындалғанда бұл заңды термодинамикадағы бірінші заңның сал-дары ретінде қарастыруға болады.Заттардың жылу эффектілерін, басқа да термодинамикалык функцияларды өзара салыстыру үшін заттардың стандартты күйі жайлы түсінікті енгіземіз. Қатты және сұйық заттардын стандарт-ты күйі ретінде өзін қоршаған ортаның қысымы 1 атм. болған жағ-дайды қарастырады. Ал, газдар үшін стандартты күй деп олардың 1 атм. қысымдағы идеал газдың күйі қабылданады. Кейбір жағ-дайларда бұл күй нақты газ күйінен өзгеше болады. Мысалы, 25°С-тағы су буының стандартты күйі гипотетикалық болып есеп-теледі, өйткені осы 25°С-де қаныққан будың қысымы 0,0312 атм. және оыы осы температурада қысып, бір атмосфераға жеткізу мүмкін емес.Термодинамикалық функциялардың тәжірибе кезінде алынған мағынасынан стандарттығы және керісінше есептегенде газдың 1 атм. қысымдағы және 25°С темпераурадағы мәнінің осындай жағдайдағы идеал газдан ерекше болатынын ескерген жөн. Олүшінкезкелгеннемесеберілгентемпературадағыстандартты күй қабылданады. Әдетте, анықтамалықтарда термодинамикалық функциялардыңмәні 25°С немесе 298, 15 К берілген.

Судыңтүзілуреакциясыналайық:

Н2+ 0,5О2 = Н2О (с) Н293=-68,315ккал\моль Н2+0,50=Н2О (бу) Н293= 57,796ккал\моль

Мұндағы энтальпияның дәрежекөрсеткішіндегі ° онын, стан-дарттыекенінкөрсетсе, индексіндегі 298 Кельвин температурасын, яғниабсолюттіктемператураныкөрсетеді. Бүлжазулардан, су-тектіңбірмолі мен оттектің жарты молістандарттыкүйдеалынып, олардансүйықжәнебукүйіндегібір моль су молекуласытүзіліп, өздерінетәнжылуэффектілеріменсипатталғаныкөрінеді. Мұндағыкейбіршамалығанаайырмашылықстандарттыкүйбірдейболса да, бірісұйық та, екіншісібуболып (газ) келетін фазалық айырмашылықта. Жогарыдакелтірілген су буыныңгипо-тетикалықайырмашылығы р = 0,0312 атм., оның идеал газдікіненайырмашылығышамалы.

Реакция жылуынжазудынекіәдісі бар және оларға сәйкесбелгілеудің де екітүрібелгілі. Бізмұнанбылай термодинамика-лықтүрдегенұғымдықолданамыз. Бұрын да айтылғандайсисте-мажылуДыөзінеқабылдаса, ондажылуоңделінеді. Кейбіроқу-лықтар мен қүралдарда “термохимиялық” депаталатынтүрқолданыладыжәнеондағыпікіргесәйкессистемаданжылубөлін-се, олоңделінеді. Бұл түрдегі реакция теңдеуі, төмендегідейжа-зылады:

С6Н6 (с)+7,5О2 (г)=6СО2 + ЗН2О (с) +780,98 ккал.

Термодинамикалықжүйедехимиялык реакция теңдеуінереак-цияғатүсетінжәнеоданалынғанреагенттердіңішкіэнергиясынемесеэнтальпиаларынын, айырмасыныңшамасытіркелшжазы-лады: С6Н6 (с)+7,5О2 (г)=6СО2 + ЗН2О (с); Q = H°298 = +780,98 ккал.

Реакция теңдеулерінде (қ)—қатты, (кр)—кристалды, (с) — сұйық, (г)—газ дегенбелгілермензаттардыңагрегаттық күйі көрсетілген. Қейде системадағы заттардыңқысымы, концентра -циясықосымшабелгіленеді. Солсияқтыхимиялықреакциялардыңжылуэффектілерінсипаттағанда, ішкіэнергиядангөрі энтальпия мөлшеріжиірекпайдаланылады.Гессзаңыныңпрактикадағықолданбалымаңызыөтезор. Оныңкөмегіменәлібелгісіз, бірақесептеуүшін не басқамақсат-қақажетболатынреакциялардыңжылуэффектілерінесептеугеболады. Бұлжағдайдаесептейтінреакцияларғажанама, қосым-ша, бірақжылузффектілерібелгіліреакцияларпайдаланылады. Айталық, С + 0,5О2 = СО және С + СО2 = 2СО сияқты жүруі мен анықтауы, өлшеуі мен есептеуі аса қиынреакциялардьщжылуэффектілерінесептеукерекболсын, оны анықтауүшінбелгілі де-ректердіқосымшаретіндепайдаланамыз. Мынадайесептішығарайық:

1) С (гр)+О2 = СО2; Н=-94052 кал;

2) СО + 0,5 О2 = СО2; Н=-67640 кал реакцияларыүшін Н° табу керек:

3) С (гр)+0,502 = СО; Н0 = ?

4) С (гр)+СО2 = 2СО; Н = ?

Гесс заңынаорай Н=Н-Н Жылуэффектілеріменжүргізілгенамалдар да нақосыныберерідаусыз.Н=Н-Н= 94052 – ( – 67640) = – 264 1 2 кал. 4-теңдеуді табу үшін, 1-ден 2-ні алып, солайырманытеңдеу ал-дындағыкоэффициенткесәйкесекіеселеуқажет:Н=Н-2Н=41472 калЖалпытүрдегіпроцестердіңөзгеруі 4, б-суреттекелтірілген. Берілген А\, А2, А3, … заттарреакцияласыпВь В2, В3, … түзеді. Бұл реакция үштүрліжолмен (әдіспен) жүруімүмкін: олбіріншідентікелейтүрленуімүмкін, мұндайдареакцияныңжылуэффектісі Н1ге тең; екіншіден, 2, 3, 4-сатылары арқылы жүруімүмкін, мүндағыжылуэффектісі Н2, Н3 және Н4 қосындысына теңеледі, ал 5, 6, 7 және 8-сатылары арқылыжүргенреакцияньщжалпыжылуэффектісі осы реакциялардыңжылуэффектілерініңкосындысынатең