Энтальпия

Тепловой эффект реакции при постоянном давлении называют энтальпией реакции (DH). Единица энтальпии в СИ джоуль (Дж); в химии чаще используется кратная единица — килоджоуль (кДж).

Для сравнения тепловых эффектов различных реакций, а следовательно, внутренних энергий и энтальпий, значения этих величин необходимо приводить к одинаковым условиям (давлению, температуре). В качестве стандартных условий выбрано нормальное атмосферное давление (1,01*10⁵ Па, или 1 атм). Величины DU и DH в этих условиях называют стандартными и обозначаются DU⁰ и DH⁰. Обычно значения DH⁰ приводятся для различных температур. по международному соглашению значения DH⁰ относится к 298,15 К (25 °С).

Стандартное давление требует пояснения, когда речь идет о газовых реакциях. Постоянство давления каждого газообразного реагента или продукта — это условие, подразумевающее, что концентрации этих веществ постоянны, однако реакция протекает и количества реагентов уменьшаются, а количества продуктов возрастают. Следовательно, неизменный состав реакционной смеси возможен только при допущении, что общее количество каждого вещества в системе значительно больше, чем реагирующее количество этого вещества, что и обеспечивает условие р = const.

Химические реакции, сопровождающиеся выделением теплоты в окружающую среду, называются экзотермическими. Для экзотермических реакций DU < 0, т. е. запас энергии продуктов оказывается меньшим, чем запас энергии реагентов. Аналогично, энтальпия экзотермической реакции меньше нуля (отрицательна), DH⁰ < 0, другими словами, реакционная система в целом реагенты и продукты в зависимости от обратимости или необратимости реакции уменьшают свой запас энергии, что проявляется в нагревании сначала реакционной смеси, а затем и окружающей среды.

Химические реакции, сопровождающиеся поглощением теплоты из окружающей среды, называются эндотермическими. Для эндотермических реакций DU > 0, т. е. запас энергии продуктов больше, чем запас энергии реагентов. Аналогично, значение энтальпии эндотермической реакции больше нуля, DH⁰ > 0, другими словами, реакционная система в увеличивает свой запас энергии, что проявляется в охлаждении сначала реакционной смеси, а затем и окружающей среды.

При протекании обратимых процессов значение DH⁰ прямой реакции численно равно и обратно по знаку значению DH⁰ обратной реакции, так, если прямая реакция. экзотермическая, то обратная реакция будет эндотермической. Например, образование оксида углерода из угля и диоксида углерода – эндотермический процесс: СО_{2 (г)} + С_(т) = 2СО_(Г); DH⁰ = +173кДж, а обратная реакция, т. е. разложение СО, – экзотермическая: 2СО_2(Г) = СО_2(Г),+ С_(Т) DH⁰ = -173кДж.

Уравнение химической реакции, в котором приведено значение энтальпии этой реакции и указаны агрегатные состояния реагентов и продуктов, называется термохимическим.

Энтальпия реакции образования многоэлементного соединения из простых веществ, отнесенная к 1 моль продукта реакции, называется энтальпией образования вещества. Единица энтальпии образования вещества в СИ – джоуль на моль (Дж/моль), в химии используется более удобная кратная единица — килоджоуль на моль (кДж/моль).

Примеры. 1. Энтальпия образования газообразного диоксида углерода равна DH⁰( СО₂) = - 393 кДж/моль, так как с(т) + О₂(г) == СО₂(г); DH⁰ = - 393 кДж/моль. т.е. при образовании 1 моль СО₂ по этой реакции выделяется во внешнюю среду теплота, равная 393 кДж.

Дата добавления: 2014-12-17