chemistry / chemistry1 / ХимиЯ / 120-121

Согласно закону Лавуазье — Лапласа тепловые эффекты хими- реакдий, протекающих в прямом и обратном направлениях, '^т "« Tuaw наппимео

ческих

равны по величине и противоположны по знаку, например 2С0 + 0₂ = 2СО₂, ДЯ°₂₉₈ = - 566,02 кДж;

2СО₂ = 2СО + О₂, ДЯ°₂₉₈ = 566,02 кДж.

Тепловой эффект реакции зависит (хотя и относительно мало) от температуры; поэтому в индексе обычно указывается темпера­тура АЯ_Т или Д#т, например ДЯ298 или Д# 298-

Для большинства реакций изменение теплового эффекта с из­менением температуры в пределах температур, имеющих практиче­ское значение, относительно невелико. Например, тепловой эф­фект реакции окисления графита: (С + СО₂ = 2СО) при увеличе­нии температуры с 500 до 1500 К изменяется на 5%, а реакции окисления азота (V2N2 + У2О2 = NO (г)) при повышении темпера­туры с 298 до 400 К — лишь на 2 кДж/моль (2,2%). Поэтому в даль­нейшем в расчетах значения АН будем считать постоянными, рав­ными Д#298- При проведении более точных расчетов учитывается влияние температуры на энтальпию реакции. На тепловой эффект также влияет давление, однако, в пределах давлений, используемых в практике, влияние давления на АН для большинства реакций от­носительно невелико. Например, при увеличении давления с 10⁵ до 5 • 10⁷ Па тепловой эффект реакции синтеза аммиака:

N₂ + ЗН₂ = 2NH₃ (г)

изменяется на 5%. Поэтому в дальнейшем в расчетах влияние дав­ления на энтальпию реакции не будет учитываться, а будут исполь­зоваться стандартные значения изменения энтальпии (АН⁰).

Итак, тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении равен изменению энтальпии системы. Реакция называет­ся экзотермической при АН < 0 и эндотермической — при АН > 0. Термохимические уравнения. Раздел химии, изучающий тепловые эффекты химических реакций и фазовых превращений, получил назва­ние термохимии.

Уравнения процессов, в которых указаны тепловые эффекты, на­зываются термохимическими. Тепловой эффект записывается либо непосредственно в уравнении реакции, например Н₂ + У А - 285,8 кДж = Н₂О (ж), либо после этого уравнения 120

^Н2 ⁺ У₂О₂ = Н₂О (ж), ДЯ*₂₉₈ = -285,8 кДж.

В настоящее время последняя форма записи употребляется чаще, поэтому в дальнейшем в учебнике будем использовать лишь jee, т.е. записывать энтальпию реакции рядом с уравнением про­цесса.

Для того чтобы тепловой эффект был выражен в кДж на моль {одного из исходных веществ или продуктов реакций, в термохими­ческих уравнениях могут быть использованы дробные коэффици-|енты:

2А1 + '/А = А1₂О,> ^А#°29₈ = -1675,8 кДж; У₂Н₂ + '/₂N₂ + ^J/A = HNO₃, ДЯ°₂₉₈ = -173,8 кДж.

В термохимических уравнениях записываются также агрегатные Ьостояния или модификации исходных веществ и продуктов реак-«ш: г — газовое, ж — жидкое, т — твердое, к — кристаллическое, i — растворенное и др. Если агрегатные состояния веществ для усло-реакции очевидны, например О₂, N₂, А1₂О₃ и другие при 2.98 К, их обычно не указывают. С термохимическими уравнениями йожно оперировать как и с алгебраическими уравнениями.

Итак, в термохимии уравнения химических реакций включают i себя тепловой эффект этой реакции, который обычно записыва-рядом с уравнением.

Энтальпия (теплота) образования. Тепловой эффект образования [моль сложного вещества из простых веществ, устойчивых при 298 ' давлении 100 кПа, называют энтальпией (теплотой) образования пого вещества. Энтальпию образования вещества В обозначают _р#в или Д/Я_в.

Энтальпию образования простых веществ, устойчивых при 298 К "давлении 100 кПа, принимают равной нулю. Нулевое значение чьпии образования имеет фаза или модификация вещества, пее устойчивая при 298 К и давлении 100 кПа, например, га-эразный кислород, жидкий бром, белый фосфор, белое олово, «бическая сера, графит. Тепловые эффекты реакций образова-веществ в стандартном состоянии (см. табл. 5.1) н а з ы в а -стандартными энтальпиями образования Н°в или Д/#°в- Эти величины определены с той или иной сте-*ью точности для нескольких тысяч веществ и сведены в спра-?ники. В прилож. 2 приведены значения энтальпий образования эрых веществ, необходимых для последующих расчетов и уп-№ний.

121