Тепловой эффект химической реакции

Калориметрические измерения

Основным экспериментальным методом термохимии является калориметрия. Количество теплоты, выделяемой или поглощаемой в химической реакции, измеряется с помощью прибора, называемого калориметром (термин предложен А.Л.Лавуазье и П.Лапласом в 1780).

Конструкции калориметров разнообразны и определяются характером и продолжительностью изучаемого процесса, областью температур, при которых производятся измерения, количеством измеряемой теплоты и требуемой точностью. Современные калориметры работают в диапазоне температур от 0,1 до 3500 К и позволяют измерять количество теплоты с точностью до 10^-2%. Существуют калориметры, работающие при постоянном давлении или при постоянном объёме (“калориметри­че­ские бомбы”). Наиболее точные результаты дают калориметры с адиабатической оболочкой, препятствующие теплообмену между калориметрическим сосудом и окружающей средой.

Калориметрические измерения позволяют рассчитывать чрезвычайно важные величины - тепловые эффекты химических реакций, теплоты растворения, энергии химических связей. Значения энергий связи обусловливают реакционную способность химических соединений, а в ряде случаев и фармакологическую активность лекарственных веществ. Однако калориметрическим измерениям поддаются не все химические реакции и физико-химические процессы, а только те, которые удовлетворяют двум условиям: 1) процесс должен быть необратимым и 2) процесс должен протекать достаточно быстро, чтобы выделяющаяся теплота не успевала рассеяться в окружающей среде.

Тепловой эффект реакции - это количество теплоты, выделенной или поглощённой термодинамической системой при протекании в ней химической реакции при условии, что данная система не совершает никакой работы, кроме работы расширения, а температура продуктов реакции равна температуре исходных веществ.

Процессы, при которых теплота выделяется системой, называются экзотермическими; процессы, при которых теплота системой поглощается - эндотермическими. Количеству теплоты, выделяемому системой в экзотермическом процессе, придают знак " - ", а поглощаемому системой - " + ". Тепловой эффект химической реакции, измеренный при постоянном объёме, обозначается DU_r, при постоянном давлении - DН_r. Тепловым эффектам фазовых переходов (плавления, кипения, возгонки, полиморфных переходов), а также растворения приписываются соответствующие индексы.

Одной из основных задач физической химии является выяснение движущей силы химических процессов, т. е. причины, заставляющей вещества всту­пать друг с другом в химическое взаимодействие (проявлять химическое сродство). В начальный период развития химии принималось, что главной причиной химического сродства является выделение теплоты в ходе химической реакции (принцип Бертло – Томсена). И хотя впоследствии оказалось, что экзотермический тепловой эффект не является единственной движущей силой процесса, всё же так называемый энтальпийный фактор, связанный с ним, играет большую роль в инициировании реакции и в её направлении.

Дата добавления: 2014-01-06