Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Закономірності перебігу хімічних процесів




Завдання для індивідуальної самостійної роботи

Періодичний закон і періодична система елементів Д. І. Менделєєва.

Приклад 24. Який вищий і нижчий ступінь окиснення проявляють арсен, селен і бром? Складіть формули сполук даних елементів, що відповідають цим ступеням окиснення.

Рішення:

Вищий ступінь окиснення елемента визначає номер групи періодичної системи Д. І. Менделєєва, у якій він перебуває. Нижчий ступінь окиснення визначається тим умовним зарядом, що здобуває атом при приєднанні тієї кількості електронів, яких необхідно для утворення стійкої восьмиелектронної оболонки (ns2np6).

Дані елементи перебувають відповідно в головних підгрупах V, VI, VII-груп і мають структуру зовнішнього енергетичного рівня s2р3, s2p4, s2p5. Отже, ступені окиснення арсену, селену, брому в сполуках такі:

Аs +5 (вища), –3 (нижча) – As2O5, AsH3;

Se +6 (вища), –2 (нижча) – SeO3, Na2Se;

Br +7 (вища), –1 (нижча) – КВrО4, KBr.

Приклад 25. У якого з елементів четвертого періоду марганцю або брому сильніше виражені металічні властивості?

Рішення:

Електронні формули даних елементів:

25Mn 1s22s22p63s23p64s23d5

35Br 1s22s22p63s23p64s23d104p5.

Манган – d-елемент VII-групи побічної підгрупи, а бром – p-елемент VII-групи головної підгрупи. На зовнішньому енергетичному рівні у атома мангану два електрони, а у атома брому – 7. Атоми типових металів характеризуються наявністю невеликого числа електронів на зовнішньому енергетичному рівні, а отже, тенденцією втрачати ці електрони. Вони мають тільки відновні властивості й не утворять негативних іонів. Елементи, атоми яких на зовнішньому енергетичному рівні містять більше трьох електронів, мають певну спорідненість до електрона, а отже, здобувають негативний ступінь окиснення й утворять негативні іони. Таким чином, манган, як і всі метали, має тільки відновні властивості, тоді як для брому, що проявляє слабкі відновні властивості більше властиві окисні функції. Отже, металеві властивості більше виражені у мангана.

Для наведених у таблиці елементів за допомогою електронної формули описати положення елемента в періодичній системі (період, група, підгрупа) та передбачити головні хімічні властивості (метал або неметал, ступені окиснення, формули та характер оксидів).

Варі-ант Елементи Варі-ант Елементи Варі-ант Елемен-ти Варі-ант Елементи
Na, P S, Fe Bi, Ba Sr, Se
K, N As, Co In, Ag As, Na
Mn, B Se, Ni Sn, V Cu, Cl
Te, Sc Br, Ca Hg, Cl F, Ti
C, Mo Pb, I F, Sr I, Ca
O, Zn Ga, Be P, Tc O, Fe
Ti, F Al, Mg Zn, S    
Cr, Si Sb, Cd Cd, Br    

 



Хімічна термодинаміка – це наука, що вивчає перехід енергії з однієї форми в іншу; енергетичні ефекти – це ефекти, що супроводжують хімічні та фізичні процеси.

Системою в хімії називають речовину або сукупність речовин, які від оточуючого середовища обмежені видимою поверхнею розділу. Система, яка не обмінюється масою або енергією з навколишнім середовищем і має сталий об’єм , називають ізольованою системою.

Для характеристики процесу користуються ентальпією (тепловмістом)

Н = U+ РV,

де: Н – ентальпія, Р – тиск у системі, V – об’єм системи.

За сталим тиском ∆Н = ∆U + P∆V, тобто зміна ентальпії дорівнює сумі зміни внутрішньої енергії (∆U) і удосконаленій системою роботи розширення (Р∙∆U). Якщо при цьому ніяки види робіт не завершуються, то ∆Н = Qp

Для екзотермічної реакції Qp > 0,

Для ендотермічної Qp < 0

Таким чином, Qp це кількість тепла, що виділилося або що поглинулося, а ∆Н – тепловміст системи.

Якщо тепло при реакції виділяється (+ Qp), то тепловміст системи зменшується (– ∆Н), реакція екзотермічна, якщо тепло реакції поглинається (– Qp), то тепловміст системи збільшується (+∆Н), реакція ендотермічна.

Рівняння реакцій, в яких біля формул хімічної сполуки, вказують її агрегатний стан або кристалічну модифікацію, а також числові значення теплових ефектів, називають термохімічними. Значення ΔН реакцій наводять у правій частині, відокремлюючи від рівняння реакцій комою або крапкою з комою. У термохімічних рівняннях між системами реагентів і кінцевих продуктів ставлять знак рівності, а не знак оберненості. Наприклад, відповідно термохімічне рівняння має вигляд:

C(т) + О2(г) = СО2(г.) + Q; Q = 395,5 кДж

∆НoСО2 = – 395,5 кДж

Теплові ефекти, визначені при температурі 298 К (25°С) та тиску 101,325 кПа, називають стандартними (стандартними ентальпіями) і позначають ΔН°298.

Верхній індекс – це стандартна величина теплового ефекту реакції, а нижній – стандартна температура. Оскільки стандартні теплові ефекти відносять до утворення одного моль речовини, то у термохімічних рівняннях можуть бути дробові коефіцієнти.

Лавуазьє і Лаплас встановили, що теплота розкладання даної сполуки чисельно дорівнює теплоті утворення, але має протилежний знак – це перший закон термохімії.

Тепловий ефект хімічних реакцій, які відбуваються при сталому об’ємі або при сталому тиску, не залежить від числа проміжних стадій і визначається лише початковим та кінцевим станом системи – другий законом термохімії (Закон Гесса).

Для термохімічних розрахунків використовується наслідок закону Гесса: стандартна зміна ентальпії хімічної реакції дорівнює різниці між сумами стандартних теплот (ентальпій) утворення продуктів реакцій і стандартних теплот утворення вихідних речовин.

∆Нo298 хр = ∑ν ∆Нo утв кінцевих продуктів – ∑ ν ∆Нo утв вихідних речовин

де ν – стехіометричні коефіцієнти у рівнянні реакції, що враховують число моль кожного з вихідних речовин.

Для оцінки ступеня безладу в системі запропонована функція стану системи, яка має назву ентропія. Ентропію позначають літерою S, стандартну ентропію – S0298 [Дж/(моль∙К)], ії зміну – ∆S0 (∆S = S2 – S1).

Ентропію реакції можна визначати як різницю між сумою ентропій продуктів реакції та сумою ентропій вихідних речовин:

∆So298 = ∑ν ∆So утв кінцевих продуктів – ∑ν ∆So утв вихідних речовин

Для визначення напряму перебігу хімічних процесів використовують енергію Гіббса (ізобарно-ізотермічний потенціал, вільна енергія Гіббса).

∆G = ∆Н – Т∆S

де ΔG – зміна енергії Гіббса, Дж/моль; T – абсолютна температура, К; ∆S – зміна ентропії, Дж/(моль∙К).

Зміну вільної енергії хімічного процесу також можна визначати як різницю між сумою вільних енергій продуктів реакції та вихідних речовин

∆Go298 = ∑ν ∆G o обр кінцевих продуктів – ∑ν ∆G o обр вихідних речовин

Характер зміни вільної енергії дає змогу зробити висновки про принципову можливість перебігу реакції:

∆G < 0 – реакція відбувається у прямому напрямку;

∆G > 0 – реакція відбувається у зворотному напрямку;

∆G = 0 – стан хімічної рівноваги.

Енергію Гіббса утворення відносять до 1 моль речовини і відображають у кДж.

Значення ΔН, ΔS ,ΔG залежать від природи реагуючих речовин від агрегатного стану і від концентрації.

 





Дата добавления: 2014-11-07; Просмотров: 90; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:





studopedia.su - Студопедия (2013 - 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ip: 54.162.10.211
Генерация страницы за: 0.011 сек.