химический каталог




Общая и неорганическая химия

Автор Н.С.Ахметов

к)

Р и с. 108. Работа, выполняемая химической системой против внешнего давления р (поршень невесомый)

выделение или поглощение теплоты QY связано с изменением внутренней энергии системы.

При изобарном процессе (р — cost) тепловой эффект QP равен

QP = Д V + рД V, QP = ( U2 - U,) + р{ V2 - V,)

или

QP = {U2 + pU2)-(U, + pU:).

Введем обозначение V + pV = Я Тогда QP = Н2 — Н\ = ДЯ.

Величину Н называют энтальпией. Энтальпию можно рассматривать как энергию расширенной системы. Таким образом, если при изохорном процессе энергетический эффект реакции равен изменению внутренней энергии системы QV = Д U, то в случае изобарного процесса он равен изменению энтальпии системы QP = ДЯ.

Энергетический эффект реакции, протекающей при постоянном давлении, отличается от энергетического эффекта реакции, протекающей при постоянном объеме. Подавляющее большинство химических реакций происходит при постоянном давлении. Поэтому в дальнейшем мы будем основное внимание уделять изобарным процессам и оценивать энергетический эффект реакции изменением энтальпии системы.

177

§ 2. ТЕРМОХИМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

Тепловые эффекты реакций определяют как экспериментально, так и с помощью термохимических расчетов. Следует отметить, что невозможно определить абсолютные значения внутренней энергии и энтальпии. Однако для термохимических расчетов это несущественно, поскольку интересует энергетический эффект процесса, т.е. изменение состояния системы — изменение значений U и Н.

При экзотермических реакциях теплота выделяется, т.е. уменьшается энтальпия, или внутренняя энергия, системы, и значения ДЯ и Д U для них отрицательны. При эндотермических реакциях теплота поглощается, т.е. Я и V системы возрастают, а ДЯ и Д U имеют положительные значения.

Для того чтобы можно было сравнить энергетические эффекты различных процессов, термохимические расчеты обычно относят к 1 моль вещества и условиям, принятым за стандартные. За стандартные принимают давление 101 325 Па и температуру чаще всего 25° С (298,15 К). Стандартные тепловые эффекты принято обозначать ДЯ°Ч8

Тепловые эффекты мало чувствительны к изменению температуры и давления. Так, для реакции

С(графит) + С02(г) = 2СО(г)

увеличение температуры от 500 до 1500 К приводит к уменьшению теплового эффекта с 173 до 165 кДж, т.е. на 5%.

При увеличении давления от 103 до 5-Ю5 гПа тепловой эффект реакции

7гВД + 3/2Н2(г) = НэМ(г)

уменьшается всего на 5%.

Уравнения химических реакций с указанием теплового эффекта называют термохимическими уравнениями. Термохимическое уравнение реакции синтеза 1 моль воды имеет вид

Н2(г) + 7202(г) = НгО(ж), АН'2Т = -285,83 кДж

В термохимических уравнениях указывается также фазовое состояние и полиморфная модификация реагирующих и образующихся веществ: г — газовое, ж — жидкое, к — кристаллическое, т — твердое, р — растворенное и др. 178

Закон Гесса. В основе термохимических расчетов лежит закон, сформулированный Г.И. Гессом (1841): тепловой эффект зависит только от вида (природы) и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути процесса, т.е. от числа и характера промежуточных стадий.

Так, образование оксида углерода (IV) из графита и кислорода можно рассматривать или как непосредственный результат взаимодействия простых веществ

С(графит) + 02(г) = СОг(г), ДЯ,

или как результат процесса, протекающего через промежуточную стадию образования и сгорания оксида углерода (II):

С(графит) + 7202(г) = СО(г), ДЯ2

СО(г) + 7202(г) = С02(г), ДЯ3

С(графит) + 02(г) = С02(г), ДЯ2 + ДЯ3

Согласно закону Гесса, тепловые эффекты образования С02 как непосредственно из простых веществ, так и через промежуточную стадию образования и сгорания СО равны ДЯ1 — ДЯ2 + ДЯ3.

Приведенные рассуждения можно представить в виде так называемой энталъпийпой диаграммы (рис. 109). Различие в уровнях энтальпии исходных веществ, промежуточных и конечных продуктов на диаграмме отвечает кДя'/иот тепловым

О

эффектам соответствующих

реакций.

'СОГг)+'/гОгМ

CCVrJ

109. Энтальпийная

Р и I

По энтальпийной диаграмме (рис. 109) или приведенному выше равенству нетрудно -100 -вычислить одну из величин ДЯ, зная две другие. Как известно, тепловые эффекты -200-образования С02 (ДЯ1) и горения СО (ДЯ3) определяются экспериментально. Тепловой . же эффект образования СО (ДЯ2) измерить невозможно, так как при горении углерода в условиях недостатка кислорода образуется смесь СО и С02. Но теплоту образования

СО можно рассчитать по известным значе-

^ , диаграмма окисления гра-

ниям ДЯ1 (—393,5 кДж/моль) и ДЯ3 (—283,0 фита кДж/моль): ДЯ2 = ДЯ[ — ДЯ3, ДЯ2 = = —110,5 кДж/моль.

179

Энтальпия (теплота) образования. В термохимических расчетах широко используют энтальпии (теплоты) образования веществ. Под энтальпией образования понимают тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества из простых веществ. Обычно используют стандартные энтальпии образования; их обозначают ДЯ°б одя или АНа^9&

(часто один

страница 51
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

Скачать книгу "Общая и неорганическая химия" (5.36Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
карнавальные линзы с влагосодержанием 43%
www.argumet.ru/pushki/index.html
поможем все вместе
моноколесо ninebot one s 2

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.11.2017)