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)

Лекция 10. Энергетика и направление химических реакций





1. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса.

2. Энтропия системы. Уравнение Больцмана.

3. Энергия Гиббса. Направления химических реакций.

1. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса

Почти все химические реакции протекают с выделением или поглощением энергии в виде тепла, света, электричества, механической энергии (взрыв) и др. Поглощение или выделение энергии связано с тем, что при протекании реакций одни связи разрываются (в исходных молекулах), на что необходимо затратить энергию. Другие связи образуются (в образующихся молекулах), при этом энергия выделяется. Реакции, протекающие с выделением энергии, называются экзотермическими (например, СН4 + 2О2 ® СО2 + 2Н2О + Q). Реакции, при протекании которых энергия поглощается, называются эндотермическими (например, N2 + O2 ® 2NO – Q).

Система – это тело или группа тел, связанных между собой и мысленно или физически выделенных из окружающей среды.

Внутренняя энергия системы (Е) – это общий запас энергии системы, включая сюда все виды энергии молекул, атомов, электронов и энергию внутри ядра (кроме потенциальной и кинетической энергии системы в целом).

Внутренняя энергия тела (или системы) зависит от природы тела (водород, вода), массы тела и условий существования данного тела (температура, давление). Абсолютное значение “Е” тела измерить пока нельзя. Обычно измеряют изменение внутренней энергии DЕ, происходящее в процессе перехода системы из первого состояния во второе, например:

Энтальпия (Н) связана с внутренней энергией (Е) соотношением:

Н = Е + рV,

где р – давление,

V – объем системы.

Абсолютное значение Н (как и Е) измерить нельзя, а измеряют только изменение DН = Н2 – Н1 для какого либо процесса (аналогично DЕ).

Н и Е – это функции, характеризующие состояние системы, поэтому DН и DЕ не зависят от пути процесса, а зависят только от начального (Н1 и Е1) и конечного (Н2 и Е2) состояний системы.

Единицы измерения DН и DЕ – это Дж, кДж, кал и ккал.

Для эндотермических процессов DН>0, а для экзотермических процессов DН<0.



Тепловые эффекты химических реакций.

Почти все химические реакции сопровождаются тепловым эффектом. Тепловой эффект – это количество выделяемого или поглощаемого тепла в реакции, протекающей при определенных условиях. Тепловой эффект приводится обычно для одного моля основного вещества и измеряется в Дж, кДж, килокалориях (ккал), причем 1 ккал = 4,184кДж.

Раздел химии, изучающий тепловые эффекты реакций, называется термохимией.

Обычно все процессы проводятся или в закрытом сосуде, т.е. при постоянном объеме (изохорные процессы, когда V = const) или в открытом сосуде, т.е. при постоянном давлении (изобарные процессы, когда р = const). При этом тепловой эффект изохорно-изотермиче-ского процесса (когда V и Т постоянны) равен изменению внутренней энергии, т.е. Qv = - DE, а изобарно-изотермического процесса (когда р и Т постоянны) тепловой эффект равен изменению энтальпии, т.е. Qp = - DH.

Тепловые эффекты реакций можно включать в уравнения реакций.

Химические уравнения, записанные с указанием теплового эффекта, называются термохимическими.

Величина теплового эффекта указывается обычно в правой части уравнения со знаком плюс для экзотермической реакции и со знаком минус для эндотермической реакции, причем термохимические уравнения могут иметь дробные коэффициенты (1/2, 3/2 и др.), например:

Н2(газ) + ½ О2(газ) = Н2О(газ) + 241,8кДж;

N2 + O2 = 2NO – 180,8кДж.

Тепловые эффекты в приведенных примерах записаны термохимическим способом и обозначаются Q,

т.е. для первой реакции Q = + 241,8кДж, а для второй реакции Q = - 180,8кДж.

Тепловые эффекты реакций можно выражать через DН, причем DН = - Q. В этом случае термохимические уравнения записывают так:

Н2(газ) + 1/2О2(газ) = Н2О(газ); DН = - 241,8кДж;

N2 + O2 = 2NO; DН = + 180,8кДж.

Закон Гесса.

Для расчетов тепловых эффектов различных процессов используется закон, установленный русским ученым Гессом в 1840 году:





Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 810; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


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



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:

  1. I. МЕДИКО-ТАКТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКИХ ОЧАГОВ, СОЗДАВАЕМЫХ ФОВ.
  2. I. Уровень первых реакций.
  3. Активного комплекса к расчету констант скоростей реакций
  4. Анаболических (эндергонических) реакций.
  5. Аппаратурное оформление реакций окисления аммиака (3.3)и (3.4)
  6. Биомеханика двигательных реакций
  7. Биоэнергетика анаэробного разложения углеводов
  8. Бродский И. НОБЕЛЕВСКАЯ ЛЕКЦИЯ
  9. В лекциях (рукописных) более подробно
  10. В реверсивном счётчике объединяются схемы суммирующего и вычитающего счётчиков. Кроме того, предусматривается возможность управления направлением счёта.
  11. Валеологияесть межнаучное направление познаний о здоровье человека, о путях его обеспечения, формирования и сохранения в конкретных условиях жизнедеятельности.
  12. Введение. Основные виды реакций неорганического низкотемпературного и высокотемпературного синтеза

studopedia.su - Студопедия (2013 - 2021) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.002 сек.