Энергетика химических процессов

Марганец образует соединения, в которых он проявляет степень окисления +2, +3,+4, +7. Составьте формулы его оксидов и гидроксидов, отвечающих этим степеням окисления. Напишите уравнения реакций, доказывающих амфотерность гидроксида марганца (IV)..

(ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ)

Все химические процессы сопровождаются энергетическими эффектами, т.е. выделением или поглощением энергии в том или ином виде.

Изучением энергетических эффектов химических реакций занимается термохимия. Термохимия – это раздел термодинамики, изучающий энергетические эффекты различных химических процессов, направление и пределы их самопроизвольного протекания.

Термодинамические свойства системы можно выразить с помощью нескольких функций состояния системы. Важная особенность функций состояния – их независимость от способа достижения данного состояния системы. Функции состояния: U, H, S и G.

В любом процессе соблюдается закон сохранения энергии, выражаемый равенством:

Q=DU+А (1)

где Q - теплота;

DU - внутренняя энергия;

А - работа, совершаемая системой против внешних сил.

Выражение (1) является математическим выражением первого законатермодинамики. Из выражения (1) следует, что теплота, подведенная к системе, расходуется на увеличение ее внутренней энергии (DU) и на совершение работы (А).

Под работой подразумевается сумма всех видов работы против сил, действующих на систему со стороны внешней среды. Это работа против сил внешнего электрического поля, против сил гравитационного поля, работа расширения и т.д.

Для химических взаимодействий наиболее характерна работа расширения:

А =Р •DV (2)

Тогда выражение (1) записывается так:

Q_p=DU+pDV (3)

т.к. DU=U₂-U₁ и DV=V₂-V₁, то

Q_p=(U₂-U₁)+р(V₂-V₁)=(U₂+рV₂)-(U₁+рV₁) (4)

Сумму (U+рV)- называют энтальпией системы

Н=U+pV (5)

Подставив (5) в выражение (4), получим:

Q_p=H₂-H₁=DH (6)

Энтальпия (Н) – функция состояния (т.к. из выражения (6) видно, что значение Н зависит от конечного и начального состояния системы), которая характеризует теплосодержание системы.

Так же как и для внутренней энергии, абсолютное значение энтальпии системы экспериментально определить невозможно, но можно найти изменение энтальпии при переходе системы из одного состояния в другое.

При экзотермических процессах энтальпия уменьшается (DН<0), а при эндотермических – увеличивается (H>0).

В основе термохимических расчетов лежит Закон Гесса: тепловой эффект химической реакции не зависит от пути ее протекания, а зависит лишь от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции.

В основе большинства расчетов лежит следствие из закона Гесса: тепловой эффект химической реакции равен сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом сумм энтальпий образования исходных веществ.

Дата добавления: 2014-11-06