11. Що таке тепловий ефект хімічної реакції? Ендотермічні і екзотермічні реакції.

Тепловий ефект хімічної реакції - це кількість енергії яка виділяється або поглинається під час перебігу реакції. У міжнародній системі одиниць (CI) основною одиницею енергії затверджено джоуль (Дж).

Тепловий ефект хімічної реакції залежить тільки від початкового і кінцевого станів вихідних речовин та продуктів реакції і не залежить від проміжних стадій процесу (закон Гесса).

Перший наслідок. Тепловий ефект розкладу хімічної сполуки на прості дорівнює і протилежний за знаком тепловому ефекту утворення даної сполуки з цих же простих речовин (закон Лавуаз’є-Лапласа) DHРОЗК = –DHУТВ.

Другий наслідок. Якщо дві реакції проходять з різних початкових станів до однакового кінцевого стану, то різниця між їх тепловими ефектами буде дорівнювати тепловому ефекту переходу з одного початкового стану в інший.

Третій наслідок. Якщо дві реакції проходять із однакових початкових станів до різних кінцевих станів, то різниця між їх тепловими ефектами буде дорівнювати тепловому ефекту переходу з одного кінцевого стану в інший

Четвертий наслідок. Тепловий ефект хімічної реакції дорівнює різниці між сумою теплот утворення продуктів реакції і сумою теплот утворення вихідних речовин.

Хімічні процеси відбуваються з виділенням або поглинанням теплоти. Реакції, що відбуваються з виділенням теплоти, називають екзотермічними (–DH), а реакції, під час перебігу яких теплота поглинається – ендотермічними (+DH).

12. Дайте визначення поняттю «термодинамічна система». Гомогенні та гетерогенні системи. Ізольовані, закриті, відкриті системи.

+ Термодинамічна система— об'єкт вивчення термодинаміки, сукупність матеріальних тіл, які перебувають у взаємодії з навколишніми тілами і можуть обмінюватися з ними енергією і частинками. Вона має межі, що відокремлюють її від навколишнього середовища, і ці межі можуть бути як реальними (газ у резервуарі, межа розділу фаз), так і чисто умовними у вигляді контрольної поверхні.

+ Термодинамічна система, між будь-якими частинами якої відсутні поверхні розділу, називається гомогенною. Якщо ж вона складається з окремих частин, розмежованих поверхнями розділу, — гетерогенною, однорідна частина якої називається фазою.

Термодинамічна система може енергетично взаємодіяти з навколишнім середовищем і з іншими системами, а також обмінюватися з ними речовиною.

Ключовим для опису термодинамічної системи є поняття термодинамічної рівноваги. Розрізняють рівноважний і нерівноважний стани термодинамічної системи. Рівноважним термодинамічним станом називають стан тіла чи системи, що не змінюється в часі без зовнішнього енергетичного впливу. При цьому зникають усякі макроскопічні зміни (дифузія, теплообмін, хімічні реакції), хоча тепловий (мікроскопічний) рух молекул не припиняється. Стан термодинамічної системи, при якому у всіх її частинах температура однакова, називають ізотермічним рівноважним станом.

У рівноважному стані термодинамічна система характеризується сталими температурою, хімічним складом і тиском.

+ Класифікація

Залежно від умов взаємодії з іншими системами розрізняють системи:

відкриту — за наявності обміну енергією та речовиною з іншими системами;

закриту — за відсутності обміну речовиною з іншими системами;

ізольовану — за відсутності обміну енергією й речовиною з іншими системами.

•Ізольована термодинамічна система — ідеалізована термодинамічна система, яка не взаємодіє з навколишнім середовищем. Енергія та маса такої системи залишаються сталими, система не обмінюється з зовнішніми тілами ні енергією (у вигляді теплоти, випромінювання, роботи тощо), ні речовиною.

Розглядаються також умови часткової ізольованості. Так, адіабатично ізольована термодинамічна система не може обмінюватися з навколишнім середовищем теплотою, а механічно ізольована — роботою.

Поняття ізольованої системи корисно для наближеного опису реальних процесів та побудови їх математичних моделей. Так, розглядаючи процеси теплообміну в системі, що складається з кількох тіл, які спочатку мають різні температури (наприклад, система з води, льоду та металевої посудини), можна проігнорувати теплообміном цих речовин з навколишнім середовищем (з повітрям). Ізольована термодинамічна система незалежно від свого початкового стану із часом завжди приходить у стан рівноваги, з якого ніколи не може вийти самовільно.

Повністю ізольованих систем в природі не існує, але деяких з них можна умовно, протягом певного часу, вважати ізольованими. Ще однією причиною неможливості існування ізольованих систем є існування космічного реліктового випромінювання з температурою 2,7 K, яке є наслідком Великого Вибуху. Це випромінювання взаємодіє з усіма тілами Всесвіту.

• Закрита термодинамічна система — це термодинамічна система, яка не обмінюється своєю речовиною з навколишнім середовищем, але може обмінюватись енергією на відміну від ізольованої системи. Закрита термодинамічна система може отримувати енергію від зовнішніх тіл, якщо над нею виконана робота або у вигляді теплоти. Аналогічно, вона віддає енергію, виконуючи роботу над зовнішніми тілами, або віддаючи тепло.

• Відкрита термодинамічна система — термодинамічна система, яка може обмінюватися з навколишнім середовищем не тільки енергією, а й речовиною.

В стані термодинамічної рівноваги приток речовини до відкритої системи і витік речовини з неї зрівноважуються. В такому стані хімічний потенціал кожного роду частинок у системі вирівнюється.