Для хим систем

Обозначение теплового эффекта

Характеризуется терм сист функциями состояния.

Основные законы термохимии (закон Гесса, закон Лавуазье-Лапласа) и следствия из них.

Термохимия - раздел химии, изучющий тепловые эффекты химических реакций и фазовые превращения (экзо и эндотермические реакции). Практически все реакции сопровождаются теми или иными химическими эффектами: поглощение/выделение тепла (90%), свет, электрическая энергия, механическая работа).

Термодинамическая система –тело или S тел состоящих из множества частиц, обособляющейся от окружающей среды реальной или воображаемой границей.

Термодинамические функции:

1)изолированные -выполняется закон сохранения массы и энергии; 2)открытые; 3)закрытые

Функция состояния - определяется начальным и конечным состоянием с-мы и не зависит от пути.

U -внутренняя энергия; H -энтальпия; S -энтропия; G -энергия Гиббса.

Теплота - особый вид кинетической энергии, связанный с движением частиц.

Тепловой эффект - количество теплоты, которое выделяется или поглощается при полном или обратимом протекании реакции, и при условии, что единственной работой системы является работа расширения или сжатия.

Δ Н – тепловой эффект при p, T =const [К*Дж]

∆U – тепловой эффект при V, T =const [К*Дж / моль]

Функция состояния - это функция, которая не зависит от пути, а определяется начальным и конечны состоянием системе.

Закон Гесса (математическое следствие закона сохранения энергии=1^ый з-н термодинамики)

Тепловой эффект химической реакции, если она протекает при постоянных V,T или P,T, не зависит от пути, а определяется лишь начальным и конечным состоянием системы.. Q=DU+А

1) Q=∆U+A для химических процессов А=p∆V

2)р-ция в закрытом объеме(изохорные процессы) V=const, DV = const.

Q_v=∆U+ p∆V=∆U, где ∆U –Функция состояния => Q_v – функц. состояния, т.е. не зависит от пути, опред только начальным и конечным состоянием системы).

3)в открытом объеме P=const.(изобарный процесс) Q_p=∆U+ p∆V=U₂-U₁+ pV₂- pV_1; Q_p=(U₂+pV₂)-(U₁+pV₁) = H₂–H₁=DH

H≡U+рV – энтальпия (полный запас энергии системы) => Q_p – функц. сост => не зависит от пути

Следствие Гесса:

Тепловые процессы эффекты, образования, горения, растворение в фазовых переходах отнесенные к стандартному переходу, представляют собой данные для термохимических расчетов.

Тепловой эффект любой реакции = разности теплот образования продуктов и исходных в-тв с учетом стехиометрических коэффициентов.

ν_АА+ ν_ВВ= ν_СС+ ν_DD; Δ Н ⁰_{реакции}= ν_С Δ Н ⁰_обр С+ ν_D Δ Н ⁰_обр D - ν_А Δ Н ⁰_обр А- ν_В Δ Н ⁰_обр В;

Δ Н ⁰_{реакции}= ∑ν_{продукт} Δ Н ⁰_обр - ∑ν_{исх.в-тв} Δ Н ⁰_обр, где Δ Н ⁰_обр – справочные данные

Закон Лавуазье-Лапласа:

Тепловой эффект образования веществ равен, но противоположен по знаку, тепловому эффекту реакции разложения.

Δ Н_{прямой реакции} = - Δ Н_{обратной реакции;} Δ Н_{образования} = - Δ Н_{разложения}

Классификация реакций.

Экзотермические - выделение ∆H<0, ∆U<0 – Химические реакции, при которых происходит уменьшение энтальпий системы и во внешнюю среду выделяется теплота, называются экзотермическими. Q>0, ∆Н<0

Эндотермические - поглощение тепла ∆H>0, ∆U>0. – Химические реакции, при которых происходит возрастание энтальпий системы и система поглощает теплоту извне, называются эндотермическими. Q<0, ∆H>0

Вывод: Позволяет определить тепловой эффект одних реакций по известным тепловым эффектам других реакций

13. Стандартная э нта льпия образ в-ва (сложного, простого). Теплов эффект хим превращения, расчет.

Стандартная энтальпия образования вещества (сложного, простого).

Энтальпия (H) —мера порядка системы. H = U + pV, Q = DH. Энтальпия — функция состояния.

Энтальпия – сумма внутр. энергии и работы расширения или сжатия.

Стандартная энтальпия р-ции – тепл. эф-т р-ции, в котором исходные в-ва и продукты р-ции находятся в стандартном сост.

Стандартная энтальпия образования вещества (DH⁰): изменение энтальпии в процессе образования 1 моля вещества из простых веществ, взятых при НУ (устойчивых при 298 К и давлении 100 кПа.) в наиболее стабильной модификации. Зависит от ЭО атомов в соединении. Чем больше DЭО, тем отрицательнее DH.

Энтальпию образования прост. в-в, устойчивых при 298 К и давлении 100 кПа, принимают =0.

DH⁰ — характеристика реакционной способности и устойчивости вещества:

Чем отрицательнее DH⁰, тем вещество более устойчиво и менее реакционноспособно.

DH = 0 — простые вещества, устойчивые при стандартных условиях.

DH > 0 — неустойчивые и взрывоопасные.

Характеризует тепловой эффект реакции:

DH⁰ < 0: экзотермическая реакция, выделение тепла, DU < 0.

DH⁰ > 0: эндотермическая реакция, поглощение тепла, DU > 0.

Если р-ия протекает в водном р-ре, то термодинамические расчеты(DH,DS,DG)проводятся по ионно-молекулярному ур-ю, сокращенному, т.к. энергетическое состояние в-ва в твердой кристалической форме и в форме р-ра не эквивалентны. Процесс образования сопровождается разрушением хим связей за счет гидротации ионов.

Δ Н ⁰_{реакции}= ν_С Δ Н ⁰_обр С+ ν_D Δ Н ⁰_обр D - ν_А Δ Н ⁰_обр А- ν_В Δ Н ⁰_обр В

Δ Н ⁰_{реакции}= ∑ν_{продукт} Δ Н ⁰_обр - ∑ν_{исх.в-тв} Δ Н ⁰_обр, где Δ Н ⁰_обр – справочные данные

Тепловой эффект химического превращения

Термодинамическая система — отдельное тело или группа тел, состоящих из множества частиц, находящихся во взаимодействии и обособленных от окружающей среды оболочкой. Изолированная система — нет обмена ни теплотой, ни работой. Открытая система — есть обмен теплотой и работой.

Закрытая система — есть обмен энергией (возможно поступление и выделение теплоты). Состояние системы — совокупность свойств, характеризующих систему. Термодинамический процесс — изменение в системе, связанное с изменением любого параметра.

Тепловой эффект — количество теплоты, которое поглощается/выделяется при необратимом протекании реакции, когда единственный вид работы — работа расширения, а t-ры исходных веществ и продуктов одинаковы.(t=const)

Расчёт теплового эффекта хим превращения

ионных реакций проводят, используя DH ионов из справочника.

Выводы:

1.изменение DH хар-ся стремлением сис-мы к наиболее устойчивому состоянию

2.DH_сгор исп-ся для хар-ки энергетической ценности пищевых продуктов.(каллорийность)

3.DH-хар-ка устойчивости с-мы.

4.изменение DH не явл однозначным критерием

5.возможности самопротекания процесса, по количеству выделенного тепла человека можно определить продолжительность жизни.

Дата добавления: 2013-12-12