Еквівалент і еквівалентні маси складних речовин

Еквівалентна маса кислоти Н_xA_n:

де М(Н_хА_n) – молярна маса кислоти; х – її основність в конкретній реакції.

Еквівалентна маса основи Kt(OH)_x:

де M(Kt(OH)_x) – молярна маса основи; х – її кислотність в конкретній реакції.

Еквівалентна маса молі Kt_xAn_y:

де M(Kt_xAn_y) – молярна маса солі; n – валентність катіона; х – кількість катіонів у формульній одиниці.

Еквівалентна маса окисника чи відновника визначається як відношення його молярної маси до кількості електронів, які приєднав або віддав один атом.

Загальний випадок – еквівалент складної речовини дорівнює сумі еквівалентів її складових частин.

Число еквівалентів (N_E) – кількість речовини, що чисельно дорівнює відношенню її фактичної маси (об’єму) до еквівалентної.

Еквівалентний об’єм (V_E) – об’єм, що займає один еквівалент речовини при певних умовах.

Опорний конспект

ТЕМА. ТЕПЛОВИЙ ЕФЕКТ РЕАКЦІЇ. ТЕРМОХІМІЯ

Хімічні реакції відбуваються з виділенням або поглинанням теплоти. Реакції, що відбуваються з виділенням теплоти, називаються екзотермічними. Наприклад, реакція з утворенням гідрогенхлориду з водню і хлору:

Н₂ + Cl₂ = 2HCl + 184,6 кДж

Реакції, що відбуваються з поглинанням теплоти з навколишнього середовища, називаються ендотермічними. Наприклад, реакція утворення нітроген (ІІ) оксиду з азоту і кисню, яка відбувається при температурі:

N₂ + O₂ = 2NO – 180,8 кДж

Кількість теплоти, що виділилась або поглинулась в результаті реакції, називається тепловим ефектом реакції. Розділ хімії, що вивчає теплові ефекти різних хімічних процесів називається термохімією.

Хімічні рівняння, в яких зазначено теплові ефекти реакцій, називаються термохімічними. В цих рівняннях виділення теплоти позначають знаком „ + ”, а поглинання теплоти – знаком „ - ”. В міжнародній системі одиниць (СІ) за одиницю енергії, в тому числі і теплової, прийнято Дж (Джоуль) або кратну їй одиницю – кДж (кілоДжоуль, 1 кДж = 1000 Дж).

Теплові ефекти, що супроводжують перебіг хімічних реакцій мають велике практичне значення. Іноді вони більш важливі, ніж утворені в результаті реакцій продукти. Як приклад можна навести реакції горіння палива. В хімічній технології або металургії величезне значення мають процеси теплообміну, засоби підведення або відведення теплоти від реакційної суміші.

В термохімії введені поняття: теплоти утворення, теплоти розкладання і теплоти згоряння.

Теплота утворення – це теплота, яка поглинається або виділяється при утворенні хімічної сполуки кількістю речовини 1 моль із простих речовин при заданих умовах.

Теплота розкладання – це теплота, котра поглинається або виділяється при розкладанні хімічної сполуки кількістю речовини 1 моль на прості речовини.

Теплота згоряння – теплота, котра виділяється при згорянні речовини кількістю речовини 1 моль.

Тому у термохімічних рівняннях коефіцієнти біля формул, що означають число молів відповідних речовин, можуть бути дробовими числами:

Згідно з законом Лавуазьє-Лапласа теплота розкладання складної речовини дорівнює теплоті її утворення з простих речовин.

Оскільки тепловий ефект реакції залежить від температури і тиску, то домовились зазначати його за стандартних умов, тобто за температури 25⁰С (298 або, точніше, 298,15 К) і тиску 101325 Па  101,3 кПа. У термохімічних рівняннях також зазначається стан речовин: кристалічний (к), рідкий (р), газуватий (г), розчин (р-н) тощо.

Тепловий ефект прийнято позначати Н (читається „дельта аш”), виражається у кілоджоулях (кДж), і відносити до того числа молів речовини, яке визначається рівнянням реакції. Знаки теплових ефектів вважаються додатними для ендотермічних процесів (теплота поглинається, Н  0) і від’ємними – для екзотермічних процесів (теплота виділяється, Н  0). При стандартних умовах тепловий ефект позначається Н⁰₂₉₈. Наприклад:

Н₂(г) + Сl₂(г) = 2НСl(г), Н⁰₂₉₈ = -184,6 кДж, або

, Н⁰₂₉₈ = -92,3 кДж/моль і

N₂(г) + О₂(г) = 2NO(г), Н⁰₂₉₈= 180,8 кДж або

Н⁰₂₉₈ = 90,4 кДж/моль

Ці рівняння означають, що перетворення 0,5 моль газуватого водню і 0,5 моль газуватого хлору за стандартних умов супроводжується виділенням 92,3 кДж теплоти. А перетворення 0,5 моль газуватого азоту і 0,5 моль газуватого кисню в 1 моль газуватого нітроген (ІІ) оксиду за стандартних умов супроводжується поглинанням 90,4 кДж теплоти. Знак „мінус” перед значенням Н для екзотермічних реакцій означає, що запас енергії у продуктах реакції менший, ніж у вихідних речовинах. Знак „плюс” перед значенням Н для ендотермічних реакцій означає, що продукти реакції, поглинувши теплоту із зовнішнього середовища, збільшили свою енергію порівняно з вихідними речовинами.

Очевидно, що якщо реакція сполучення відбувається з виділенням теплоти, то протилежна їй реакція – реакція розкладу – відбуватиметься з поглинанням теплоти. Якщо ж реакція сполучення відбувається з поглинанням теплоти, то протилежна їй реакція розкладу відбуватиметься з виділенням теплоти. Так, в першому прикладі Н⁰₂₉₈ утворення 1 моль гідрогенхлориду дорівнює -92,3 кДж, а Н⁰₂₉₈ розкладу 1 моль гідрогенхлориду дорівнює +92,3 кДж; у другому прикладі Н⁰₂₉₈ утворення 1 моль нітроген (ІІ) дорівнює +90,4 кДж, а Н⁰₂₉₈ розкладу 1 моль цього самого нітроген (ІІ) оксиду дорівнює -90,4 кДж.

Суть теплового ефекту реакції Н. Кожна речовина має певну ентальпію (теплоємкість). Ентальпія – це термодинамічна характеристика речовини, позначається Н. Вона є мірою енергії, яка нагромаджується речовиною під час її утворення. Тепловий ефект реакції за стабільного тиску Н являє собою різницю ентальпій кінцевих продуктів реакції (Н_кін) і вихідних речовин, що вступають в реакцію (Н_вих), тобто

Н = Н_кін - Н_вих

У цьому хімічна суть величини Н (тут  означає різницю). Для деяких хімічних реакцій часто використовують термін „ентальпія процесу” замість терміну „тепловий ефект процесу”.

Якщо всі кінцеві продукти реакції і вихідні речовини перебувають у стандартному стані (Т=298 К, Р101,3 кПа), то Н називають стандартною ентальпією процесу і позначають Н⁰₂₉₈ або тільки з верхнім індексом Н⁰. Дані про стандартні ентальпії містяться у таблицях „Термодинамічні константи деяких речовин”

Тепловий ефект хімічних реакцій вимірюють за допомогою спеціальних приладів – калориметрів, якими вимірюють кількість виділеного або увібраного тепла. З допомогою цих приладів визначають теплоємність речовин і фізико-хімічних систем, теплові ефекти хімічних реакцій, процесів розчинення, фазові переходи та інше.