Лекція №6. Термохімія: основні поняття та закони
Основні питання:
Термохімія. Термохімічні рівняння.
Теплоти (стандартні молярні ентальпії) утворення, розкладу, згорання, розчинення.
Основні закони термохімії: закон Лавуазьє-Лапласа, закон Гесса.
Термохімія ‑ область хімії, яка займається дослідженням змін ентальпії при перебігу хімічних реакцій і фазових перетвореннях.
Експериментальна методика, що застосовується для визначення ентальпії, називається калориметрія.
Зміни ентальпії під час перебігу хімічної реакції
Екзотермічна реакція ∆Н<0, Н2 < Н1 (ентальпія продуктів менша ентальпії реагентів), теплота виділяється. Q = - ∆Н
Н Реагенти
∆Н<0 (ентальпія зменшується)
Продукти
Енергія, що втрачається в ході реакції, надходить в реакційну суміш, підвищуючи її температуру. Ця енергія передається оточенню, в кінці реакції температура реакційної суміші знижується. |
|
Ендотермічна реакція ∆Н>0, Н2>Н1 (ентальпія продуктів більша ентальпії реагентів), теплота поглинається системою. Q = ∆Н
Н Продукти
∆Н>0 (ентальпія зростає)
Н 1 Реагенти
Енергія, що поглинається в ході реакції, відбирається з реакційної суміші, внаслідок цього відбувається зниження її температури. Теплова енергія передається від оточення у суміш, в кінці реакції температура реакційної суміші знову підвищується. |
Н1
Н2
Н2Тепловий ефект реакції (∆Н0) – кількість енергії, що вивільняється або поглинається системою в процесі необоротної хімічної реакції (за умов Р = const, Т = const). Одиниці вимірювання – Дж (кДж) до 1 моля речовини.
Запис хімічних рівнянь реакцій із вказанням теплових ефектів називають термохімічними рівняннями.
½ СІ2 (г) + ½ Н2(г) → НСІ(г), ∆Н0 = ‑ 93кДж
Для запису термохімічних рівнянь:
використовують дробові коефіцієнти;
вказують агрегатні стани реагентів і продуктів: m – (твердий); р – (рідкий), г – (газуватий).
вказують тепловий ефект (ентальпію реакції).
Для порівняння теплових ефектів різних процесів їх відносять до одного моля речовини за стандартних умов:
Т = 298К (250С), Р = 1,01∙105Па (1 атм.).
Основні поняття термохімії
Визначення |
Позначення, одиниці вимірювання |
Рівняння |
Теплота утворення (стандартна молярна ентальпія утворення) – кількість теплоти, що виділяється або поглинається при утворенні 1 моль складної речовини зі стабільних форм простих речовин за стандартних умов. |
∆Н0утв.(Н2О) = ‑ 285,9кДж/моль ∆Н0утв. (простих речовин) = 0 ΔН0298 |
Н2 (г) + ½О2 (г) → Н2О (р), ∆Н0 = ‑ 285,9кДж, екзотермічна реакція |
Теплота розкладу (стандартна молярна ентальпія розкладу) – кількість теплоти, що вивільняється або поглинається при розкладанні 1 моль складної речовини на прості речовини за стандартних умов. |
∆Н0розкл.(Н2О) = + 285,9кДж/моль ∆Н0утвв. = ‑ ∆Н0розкл. |
Н2О(р) → Н2(2) + ½О2(г) ∆Н0 = + 285,9кДж, ендотермічна реакція |
Примітка. • ∆Н0утв. твердих сполук мають більші (за абсолютною величиною) негативні значення, ніж ∆Н0утв. газів. • Чим більше негативне значення (за абсолютною величиною) ∆Н0утв. сполуки, тим більша стійкість даної речовини. |
||
Основні поняття термохімії
Визначення |
Позначення, одиниці вимірювання |
Рівняння |
Теплота згорання (стандартна молярна ентальпія згорання) – кількість теплоти, що вивільняється при спалюванні 1 моль речовини в потоці кисню за стандартних умов. |
∆Н0згор.(С3Н6) = ‑ 219,7кДж/моль |
С3Н6
(г) + 4 ∆Н0 = ‑ 2219,7кДж, екзотермічна реакція |
Примітка. Теплота згорання харчових продуктів в живому організмі є джерелом енергії за рахунок якої здійснюється його життєдіяльність. До макрокомпонентів їжі належать: білки, жири, вуглеводи, етанол (в алкогольних напоях). |
||
О2
(г) →3СО2
(г) + 3Н2О
(р),