Неорганическая химия (стр. 11 )

Qp=∆Н

Если величина Qp положительна, то реакция эндотермическая; энтальпия продуктов реакции выше энтальпии реагентов.

Если величина Qp отрицательна, то реакция экзотермическая; энтальпия продуктов реакции ниже энтальпии реагентов. Чтобы сравнить между собой теплоты разных реакций, необходимо точно указать условия, при которых эти реакции протекают. Прежде всего необходимо, чтобы реагенты и продукты реакции взяты в стехиометрических количествах, физическое состояние каждого компонента должно быть точно задано.

2 Состояние веществ и энтальпия

Запас энергии любого химического вещества в расчете на 1 моль вырастает с увеличением температуры и давления. Например; если внешнее давление равно 101,3КП, при t<0˚ С вода находится в твердом состоянии –лёд, при t>100˚С-в газообразном фазовом состоянии, а между 0˚ и 100˚ С-в виде жидкой воды. Поэтому температура – это главный переменный параметр, который используют для изменения состояния вещества, имея виду как его фазовое состояние, так и запас энергии.

Запас энергии данного вещества при заданных давлении (Р) и температуре (Т) называется энтальпией и обозначается Н(р, Т).

Энтальпия – функция состояния вещества, т. е. она определяется химической природой вещества, его фазовым состоянием и параметрами состояния, температурой и давлением.

Для любого вещества физическое состояние, в котором оно наиболее устойчиво при стандартных условиях Р=101,3Кпа Т=298К˚ , называют стандартным состоянием. Агрегатное состояние указывают справа от формул соответствующих веществ в скобках (г)-газ, (ж)-жидкость, (к)- кристалл.

Изменение энтальпии в процессе образования данного вещества в стандартных состояниях, называют стандартной энтальпией образования и обозначают ∆Нº 298

Стандартные энтальпии образования простых веществ в стандартных условиях равны нулю.

Для количественной оценки теплоты, которую получает тело, при нагревании используют понятие теплоемкости.

Теплоемкостью называют количество теплоты, соответствующее изменению температуры единицы количества вещества на 1К˚. Количество теплоты, необходимое для нагревания 1г вещества на 1К˚, называется удельной теплоемкостью.

Количество теплоты, необходимое для нагревания 1 моль вещества на 1К˚ называется молярной теплоемкостью.

С - обозначение теплоемкости.

С мол. = С уд*М. за единицу количества теплоты принято джоуль/К˚.

Пользуются теплоемкостью при Р - const - изобарическая теплоемкость Ср, при V - const- изохорическая теплоемкость Сv

, ∆ Т= Т,

Средняя теплоёмкость при интервале температуры T-T

Теплоёмкость зависит от температуры, при котором её определяют.

Эта зависимость характерезуется сложной функцией: С=С,

где а, в, с –коэффициенты.

При V-const в интервале Т теплоту вычисляют по формуле:

QС; при Р-const Qр=

Рассмотрим взаимосвязь и

С Q C

C Q C

Используя уравнения РV=RT; дифференцировав и прологарифмировав, получим уравнение С

- уравнение Майера,

где R-универсальная газовая постоянная R=8,314Дж/кмоль*град.

Теплоемкость при постоянном давлении Cp всегда больше, чем теплоемкость при постоянном объеме Cv, т. к. нагревание вещества при постоянном давлении сопровождается работой расширения. Тепловой эффект реакций и фазовых превращений зависит от температуры. Рассмотрим переход системы из одного состояния в другое различными путями. Например:

аА+вВ=сС+dD

Теплоемкости исходных веществ обозначим и суммарное , а теплоемкости продуктов . Тепловой эффект протекающий при Т будет равен Q, а тепловой эффект протекающий при будет равен .

Данную реакцию можно провести двумя путями:

1) при Т выделяется Q.

2) осуществить нагревание продуктов на величину Т.

B

Q T

A

Энергия затрачивается

Суммарный эффект Q в -

1) осуществить нагревание реагентов на , затрачивается энергия

2) осуществить процесс при выделяется теплота

Суммарный эффект , т. к. оба пути приводят к одному и тому же состоянию, полученные эффекты равны.

-

Закон Кирхгофа.

Температурный коэффициент теплового эффекта равен разности сумм теплоемкостей реагентов и сумм теплоемкостей продуктов.

Для определения тепловых эффектов, сопровождающих химические реакции, применяются приборы, называемые колориметрами.

 

  3 Закон Гесса

Тепловой эффект при постоянном давлении и произвольной температуре равен изменению энтальпии это уравнение означает, что если энтальпия продуктов меньше энтальпии реагентов, т. е. если , то реакция является экзотермической. Если же энтальпия продуктов больше энтальпии реагентов, т. е. то реакция является эндотермической.

Так как энтальпии всех реагентов и всех продуктов является функциями состояния, тепловой эффект реакции не зависит от пути ее осуществления. Этот закон сформулирован русским ученым в 1840г. Он означает, что из данных реагентов данные продукты реакции могут быть получены с помощью различных последовательностей реакций, но сумма тепловых эффектов для любой из этих последовательностей реакций будет одной и тот же. Например:

1)

2)

3)