химический каталог




Органическая химия

Автор З.Гауптман, Ю.Грефе, Х.Ремане

ной стехиометрии реакции в настоящей книге не даются стехиометрические коэффициенты, а реагент приводится над стрелкой в квадратных скобках.

В заключение следует сказать, что уравнение реакции установлено в том случае, когда оно правильно передает не только стехиометрию реакции, но и строение и конфигурацию как реагентов, так и конечных продуктов реакции. В такой форме оно представляет собой исходный пункт для любых дальнейших исследований.

1.5.2. ТЕРМОХИМИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

После того, как уравнение химической реакции четко установлено и экспериментально определена энтальпия реакции, можно приступить к составлению термохимического уравнения реакции. Поскольку оно относится всегда к 1 моль какого-либо определенного реагента или продукта реакции, то в нем часть коэффициентов могут быть дробными. Агрегатное состояние каждого реагента и продукта реакции помечается буквами тв., ж. или г. — соответственно твердое, жидкое и газообразное состояния. Для полиморфных соединений указывают, кроме того, модификацию. Далее приводится мольная энтальпия, причем для экзотермических реакций она дается со знаком минус (энтальпия системы уменьшается), а для эндотермических — со знаком плюс (энтальпия системы возрастает). Для того чтобы сравнивать различные реакции меж1UU

BOO

500

400

1 300

ft

ч ZOO

?J 100 0

?100

-200

-300400500

гО(г)

2H(s)

С2И2(г)

С2Н4(5/ —-J

uJlAS\1

(г)

Атомарный газ

Эндотермические соединения

Простые бещЕСтба.

Экзотермические соединения

Рис. 1.5.4. Связь между стандартной энтальпией образования, теплотой ато-мизациц и теплотой сгорания (в кДж/моль-'):

ду собой, экспериментально найденную энтальпию реакции пересчитывают на стандартные условия исходного и конечного состояний, т. е. для р = 1,01325-105 Па (1 кгс/см2) и Т = 298 К. Такую энтальпию называют стандартной энтальпией реакции ДргУ^эв- Греческая буква А указывает па разницу между конечным и начальным состояниями, а индекс «р» означает реакцию. Например, для реакции, приведенной на рис. 1.5.1, термохимическое уравнение записывается так:

N0 (г.) + -| 02 (г.) —>- N02 (г.) АрЯ|98 = - 56,5 кДж • моль-1

В процессе образования 1 моль N02 из N0 и 02 освобождается 56,5 кДж энергии при условии, что в начальном и конечном состоянии р = 1,01325-105 Па (1 кгс/см2) и Т = 298 К. 94,5% этой величины представляет энергия, выделившаяся при образовании связей (потенциальная энергия, превратившаяся в кинетическую), и лишь 3 кДж составляет разность между термическими энергиями реагентов и продуктов реакции:

Ш(г.) + |oj(r.) »- N02(r.)

1-RT + RT 4" (|"/?r+ RT) -RT + RT

» 13 кДж « 10 кДж

10 кДж — 13 кДж = — 3 кДж

В процессе реакции на каждую разорванную двойную связь 0=0 образуется две двойных связи N=0. Для разрыва связей в молекуле кислорода необходимо затратить 495 кДж-моль (рис. 1.5.4). Эта энергия с избытком компенсируется энергией, освобождающейся при образовании двойных связей N=0, в результате чего реакция является экзотермической. Из рассмотренного выше термохимического уравнения

С (г.) 713,0 С2Н4(г.) 52,3 С02 (г.) —393,3 С2Н6 (г.)— 84,5 20(г.) 495.0 С6Н6(г.) 82,9 Н20 (ж.) —285,8 СНаО (г.)—115,9 211 (г.) 435,6 С2На(г.) 226,8 СН4 (г.)— 74,9

одновременно следует, что для разложения 1 моль N02 на 02 и N0 требуется затратить 56,5 кДж.

N02(r.) — N0 (г.) +-| 02 (г.) ДрЯв98 = 56,5 кДж-моль"1

Важнейшие реакции с точки зрения термохимии

Образование соединений из элементов, например:

С (тв. графит) + 2Н2 (г.) — СН4 (г.) ДобрЯе98 = - 74,9 кДж • моль-1

Здесь ЛобрЯмв — стандартная энтальпия образования метана. Поскольку она имеет отрицательное значение, то метан представляет собой экзотермическое соединение. Вещества с положительной стандартной энтальпией образования называют эндотермическими. К ним относятся этилен, бензол, ацетилен (см. рис. 1.5.4). Сгорание, например:

С6Н6 (ж.) + 02 (г.) —> 6С02 (г.) + ЗН20 (ж.) ДСЯ2В98 = - 3301,6 кДж • моль"1

Здесь ЛсЯв98 — представляет собой теплоту сгорания (стандартную энтальпию сгорания) бензола.

Атомизация (разложение частицы, на атомарный газ), например:

СН4(г.) —>- С(г.) + 4Н(г.) ДрЯ^^ 1659 кДж-моль-1

Здесь Лр#в98— теплота атомизации (стандартная энтальпия атомиза-ции) метана.

Стандартную энтальпию образования элементов при р— 1,01325• •105Па (1 кгс/см2) и 298 К принимают равной нулю. Это предположение вполне оправдано, поскольку элементы невозможно превратить друг в друга посредством химической реакции. Поэтому стандартная энтальпия реакции представляет собой разность между стандартными энтальпиями образования продуктов реакции и реагентов'.

др#298 = ? Добрее (продукты реакции) - ? ДобрЯв98 (реагенты) (1.5.1)

Например, для сгорания метана имеем следующее термохимическое уравнение реакции:

СН4 (г.) + 202 (г.) — С02 (г.) + 2Н20 (ж.) ДСЯ998 = — 889,9 кДж • моль-1

Согласно уравнению (1.5.1) .величина АсЯ99в рассчитывается следующим образом (см. рис. 1.5.4): 393,3 — 2 • 285,8 - (- 74,9) = — 890,0 КНЖ = - 890,0 кДж • моль"1

Из рис. 1.5.4 можно найти также теплоту атомизации метана:

713 + 2 • 435,6 - (- 74,9) = 1659,1 АрЯ998 = 1659,1 кДж • моль-1

Соответственно средняя энергия образования связи С—Н равна 1659,1 кДж-моль-1 :4 « 415 кДж-моль-1. Энергии диссоциации отдельных связей отличаются от этой величины в большей или меньшей степени, например:

СН4(г.) — СНз (г.) + и (г.) АрЯ998 = 431,6 кДж • моль-1

СНз (г.) —> СН2 (г.) + и (г.) ДрЯвЭ8 = 372,4 кДж-моль-1

СН2(г.) —> СН (г.) + и (г.) ДрЯ98 = 518,8 кДж • моль-1

СН(г.) —> С(г.) + Н(г.) АрЯв98 = 338,9 кДж • моль-1

Причиной этого являются различные стандартные энтальпии образования СИ4, СН3 и т. д. Небольшие отклонения возникают также из-за различных термических долей в величинах А„Нж из-за различий в нулевой энергии, а также из-за того, что теплота атомизации включает в себя и несвязные взаимодействия. В табл. 1.2.2 даны средние значения энергий связей.

Исходя из уравнения (1.5.1), энтальпию реакции можно рассчитать с помощью таблиц стандартных энтальпий образования. При этом для простых органических соединений рассчитаны готовые структурные инкременты стандартной энтальпии образования (табл. 1.5.1). Например, каждая метильная группа вносит в стандартную энтальпию образования— 42,3 кДж-моль-1. Кроме того, энтальпия реакции может оцениваться, исходя из энергий связей.

1.5.3. СВОБОДНАЯ ЭНТАЛПИЯ РЕАКЦИИ

Выше уже упоминалось, что многие реакции обратимы (идут не до конца). Исходя из состава смеси и уравнения химической реакции, используя закон действующих масс, рассчитывают константу равновесия К. Примером может служить равновесие процесса изомеризации. Предполагая изобарно-изотермическую реакцию, из уравнений (1.4.4) и (1.4.2) имеем:

A =fc X

fXl N(X) N0(X)Q(X) -УО/Г Q(X)

IAJ N(A) JV0(A)Q(A) Q (A)

где JV(X)—число частиц вещества X, Q(X)—суммы молекулярных состояний вещества X.

5 JAK; 151стантой равновесия К, согласно уравнению ^pO^——R 298 In

страница 41
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237

Скачать книгу "Органическая химия" (28.0Mb)


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

 

 

Реклама
расконсервация чиллера century
поселок 1 лесной
сковорода для стейков lodge
Вся техника в KNSneva.ru диск Seagate - поставщик техники для дома и бизнеса в Санкт-Петербурге.

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
(22.06.2017)