Термохімія

Розділ хімії, що вивчає енергетичні ефекти хімічних реакцій, їх залежність від хімічного складу і будови реагуючих речовин, від умов проведення реакції, називається термохімією. Термохімію потрібно розглядати як розділ термодинаміки. Хімічні реакції супроводжуються виділенням або поглинанням енергії. Наприклад, горіння палива відбувається з виділенням тепла, а розкладання СаСО₃ - з поглинанням тепла. Енергетичні ефекти реакцій виявляються в різних формах: тепловій, механічній, світловій, електричній. У багатьох реакціях енергія може виділятися одночасно в різних її формах.

Більшість хімічних реакцій супроводжуються виділенням енергії у вигляді теплоти. Кількість теплоти, що виділяється або поглинається системою в ході процесу в умовах постійності об'єму і температури (V, Т - const, Q_V) або при Р, Т - const, (Q_P), називається тепловим ефектом реакції і позначається DН. Тепловий ефект реакції виражають в кДж (Дж) і відносять до взаємодії такої кількості молей речовини, яка відповідає рівнянню реакції.

Знання теплових ефектів дозволяє виконувати необхідні розрахунки по визначенню потреби палива, проектувати апаратуру і інше.

Хімічні рівняння, в яких поряд з хімічними формулами речовин вказані теплові ефекти реакцій, називаються термохімічними. Оскільки величина DН залежить від того, в якому стані знаходяться реагенти, в термохімічних рівняннях вказують агрегатний стан, а в ряді випадків кристалічну модифікацію реагуючих речовин: (к) - кристалічне, (р) - рідке, (г) - газоподібне, (т) - тверде, (р) - розчинене; С (графіт), S (монокл.) і т. ін.

Запис термохімічного рівняння:

С_{(графіт)} + О₂(г) = СО₂(г), DН = -393,5 кДж

означає, що при взаємодії одного моль атомів (12 г) вуглецю з одним моль атомів (32 г) кисню, утворюється один моль (44 г) СО₂ і виділяється енергія, яка дорівнює 393,5 кДж (ентальпія системи зменшується на 395,5 кДж).

З термохімічними рівняннями можна проводити всі дії, як і з алгебраїчними рівняннями (складати, віднімати, множити, ділити на яке-небудь число). В термохімічних рівняннях допустимі дробині коефіцієнти. Можна написати:

2Н₂ + О₂ = 2Н₂О (г) DН = -483,6 кДж,

Н₂ + 1/2 О₂ = Н₂О (г) DН = -241,8 кДж.

В останньому випадку термохімічне рівняння відноситься до одного молю речовини, що утворюється.

Теплоти (ентальпії) утворення речовин. Теплотою (ентальпією) утворення речовини називають тепловий ефект реакції утворення одного молю речовини з простих речовин. Теплоти утворення, які визначені при тиску в І атм (Р=І атм) і стандартній температурі (t=25⁰С або 298К), називаються стандартними. Стандартні теплоти утворення позначають DН⁰_утв.298 (нижній індекс “298” часто не вказують) і виражають в кДж/ моль. Значення Н⁰_утв.298 для деяких речовин приведені в таблицях стандартних теплот утворення. Табличні значення дозволяють розраховувати теплові ефекти для багатьох реакцій, не вдаючись до експерименту.

Ентальпія зменшується (енергія системою виділяється, DН<0) в процесах конденсації, кристалізації, замерзання, утворення хімічних зв'язків. В процесах випаровування, плавлення, розриву хімічних зв'язків ентальпія зростає (енергія поглинається, DН>0).

Дата добавления: 2014-11-16