Термохимические уравнения. - раздел Химия, ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ
Химические Процессы Всегда Сопровождаются Выделением Или Погл...
Химические процессы всегда сопровождаются выделением или поглощением теплоты. В первом случае реакции называют экзотермическими, во втором – эндотермическими. Количество теплоты, которая выделяется или поглощается в необратимом процессе, называют тепловым эффектом химической реакции (энтальпией), или иначе изохорическим или изобарическим тепловым эффектом химической реакции. Между ними существует такое взаимоотношение:
QР = QV + ∆ ν RT
При условии, что в результате химического процесса число молей газообразных компонентов реакции не изменяется (QР = QV). Если химическая реакция происходит в конденсируемой системе и изменением объема системы можно пренебречь, то величины изохорического или изобарического теплового эффекта также считают одинаковыми.
Уравнения химических реакций, в которых приведены значение их энтальпии и указанное агрегатное состояние реагентов и продуктов реакции, называют термохимическими. Стехиометрические коэффициенты термохимических уравнений могут быть дробными, поскольку они обозначают молярные количества реагирующих веществ.
Таким образом, при обозначении теплового эффекта реакции Q в правой части уравнения его значение для экзотермической реакции положительное, а для эндотермической - отрицательное. То есть, в отличие от общей термодинамики, в термохимии тепловой эффект считают положительным, если теплота поглощается и реакция будет эндотермическая. Если теплота выделяется, - реакция экзотермическая.
Следовательно, изменение энтальпии касается энергетических изменений в системе, а величина теплового эффекта Q - соответствующих изменений в окружающей среде при условии, что Р = const. Чтобы сравнивать между собой тепловые эффекты разных реакций и проводить термохимические расчеты, было введено понятие теплового эффекта при стандартных условиях.
Тепловым эффектом реакции при стандартных условиях (∆Нf0) называют тепловой эффект, измеренный при температуре 298,15 К и давления 101,3 кПа. Его вычисляют по стандартным энтальпиям образования или сгорания компонентов реакции.
Стандартной энтальпией образования (∆Нf0) называют тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из элементов или простых веществ при стандартных условиях. Для элементов и простых веществ в стойком агрегатном состоянии ∆Нf0равняется нулю.
Стандартной энтальпией сгорания ∆Нс0 называют теплоту сгорания в атмосфере кислорода одного моля вещества до самых простых оксидов.
Стандартные энтальпии сгорания веществ определяют в специальных приборах – калориметрах.
Законы термохимии
самым важным выводом из первого закона термодинамики относительно химии является закон, открытый в 1840 г. русским ученым Г. Гессом: тепловой эффект химической реакции не зависит от пути ее протекания, а определяется только начальным и конечным состояниями системы.
Например, сжигая графит в кислороде, можно получить оксид углерода (IV) непосредственно:
С(графит)+ О2г= С02(г); ∆Н = -393,5 кДж
или по стадиям:
С(графит)+ 1/202(r)= СОг; ∆Н1 = -110,5 кДж;
CO(r) + 1/202 (r) = C02(r); ∆Н2 = -283,0 кДж.
Общий тепловой эффект в обоих случаях будет одинаков:
∆Н = ∆Н1 + ∆Н2 =-393,5 кДж.
Следовательно, для экспериментального определения теплового эффекта какого-то сложного химического процесса нет надобности определять тепловые эффекты каждой стадии. Это имеет исключительно большое значение для биологических процессов,которые являются сложными. Так, глюкоза, основной энергетический материал организма человека и животных, испытывает в мышцах сложные превращения, образовывая конечные продукты окисления - углекислый газ и воду. В термохимических вычислениях, в частности для определения калорийности пищевых продуктов, достаточно знать тепловой эффект суммарной реакции:
С6Н12О6 + 602 = 6Н20 + 6СО2; ∆Н ° = -2802,8 кДж
не определяя тепловые эффекты многих промежуточных реакций.
Большое значение в термохимических вычислениях имеют следствия, которые вытекают из закона Гесса.
Первое следствие.Энтальпия разложения любого химического соединения равняется энтальпии ее образования по абсолютной величине и противоположная по знаку (это следствие иначе называют законом Лавуазье - Лапласа). Это утверждение непосредственно вытекает из того, что тепловой эффект кругового процесса должен равняться нулю.
Второе следствие.Тепловой эффект реакции равняется разнице алгебраических сумм энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ.
Третье следствие.Тепловой эффект реакции равняется разнице алгебраических сумм энтальпий сгорания исходных веществ и продуктов реакции.
Кроме приведенных выше следствий из закона Гесса, для термохимических вычислений используют еще и такие:
а) если две реакции имеют одинаковые продукты, но разные исходные вещества, то разница между тепловыми эффектами этих реакций является тепловым эффектом перехода одного исходного вещества в другое.
Таким образом, применяя закон Гесса, можно вычислить тепловые эффекты отдельных реакций, особенно промежуточных стадий, которые экспериментальным путем определить невозможно.
Кроме того, закон Гесса дает возможность определить тепловые эффекты других химических процессов, например, гидратации ∆Нгидрат, нейтрализации ∆Ннейтр. и тому подобное.
Определение теплоты гидратации.Количество теплоты, которая выделяется при присоединении к одному молю твердой безводной соли соответствующего количества кристаллической воды до образования стойкого кристаллогидрата, называют теплотой гидратации.Ее вычисляют по разнице энтальпий растворения безводной соли и соответствующего кристаллогидрата.
Энтальпией растворения называют количество теплоты, которая выделяется или поглощается при растворении одного моля вещества в большом количестве растворителя (200-500 моль).
Энтальпия реакции нейтрализации - это тепловой эффект реакции нейтрализации молярной массы эквивалента кислоты (основания) соответствующим количеством основания (кислоты).
Теплоемкость. Зависимость тепловых эффектов химических реакций от температуры
Для количественной оценки теплоты, которую получает тело во время нагревания, используют понятие теплоемкости.
Теплоемкость — это количество теплоты, какое необходимое для нагревания единицы количества вещества на 1 К. Соответственно различают Молярную теплоемкость, если нагревают один моль (С ) и удельную теплоемкость, когда нагревают 1 г вещества (Суд). Молярную теплоемкость измеряют в Дж/(мольК), удельную - в Дж/(г-К).
Изобарная и изохорная теплоемкости, так же как энтальпия и внутренняя энергия, отличаются одна от другой на величину работы, необходимую для изменения объема системы. Поскольку в процессе при постоянном давлении выполняется работа, то для повышения температуры системы на единицу необходимо потратить большее количество теплоты, поэтому Ср > Сv:
Cp = Cv + R
Закон Кирхгофа: температурный коэффициент теплового эффекта равняется разнице между теплоемкостями исходных веществ и продуктов реакции.
Вычисление тепловых эффектов химических реакций по уравнению Кирхгофа выполняют при составлении тепловых балансов процессов на химических и фармацевтических производствах.
Основные понятия и определение термодинамики В химической термодинамике используют такие... Н U рV... Передача энергии от системы к окружающей среде и наоборот происходит в виде работы А и теплоты Q...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Термохимические уравнения.
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
И БИОЭНЕРГЕТИКИ.
Обмен веществ (метаболизм) в живом организме неразрывно связан с сопроводительным процессом – обменом энергии. Обмен веществ и энергии – самый характерный признак жизни; с его прекращением останавл
В химической термодинамике используют такие понятия.
Термодинамическая система – это тело или совокупность тел, которые находятся во взаимодействии и отделены от окружающей среды реальной или воображаемой поверхностью деления. В зависимос
ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ.
Первый закон (первая основа) термодинамики по своей сути является законом сохранения энергии. Он имеет несколько формулировок.
В изолированной системе сумма всех видов энергии является
Второй закон термодинамики
Первый закон термодинамики дает возможность составить энергетический баланс процесса, который происходит в системе, однако не указывает, в каком направлении будет происходить превращение энергии, т
Энтропия
Анализ формулирования второго закона термодинамики показывает, что все они характеризуют направление и границы течения самопроизвольных процессов, которые происходят без затраты эне
Третий закон термодинамики
Третий закон термодинамики утверждает, что энтропия индивидуального кристаллического вещества при температуре абсолютного нуля равняется нулю. Это озн
АТФ как источник энергии для биохимических реакций
В организме человека непрерывно происходят процессы, которые нуждаются в энергетических расходах. Это – транспортировка ионов сквозь мембрану клеток, поддержка давления и кровообращения, робота
КИНЕТИКА БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Все химические реакции происходят с разными скоростями: одни мгновенно (взрыв тротила, нейтрализация кислот основаниями), другие медленно, на протяжении часа и лет (омыления жиров,
Скорость химических реакций
Рассматривая основные вопросы кинетики химических реакций, должны различать процессы, которые происходят в однородных (гомогенных) и неоднородных (гетерогенных) системах. Гомогенная
Порядок и молекулярность реакций
Для характеристики механизма химических реакций в кинетике применяют такие понятия, как порядок и молекулярность реакции.
Порядком химической реакции называют сум
Правило Вант-Гоффа
Повышение температуры приводит к значительному росту скорости подавляющего большинства химических реакций. Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа и уравнением Ар
Катализ и катализаторы
Скорость химических реакций может существенно возрасти под действием веществ, которые называют катализаторами.
Явление изменения скорости реакции при наличии кат
Строение ферментов
Ферменты, как и белки, состоят из аминокислот, соединенных между собой пептидными связями (первичная структура). Макромолекулы содержат гидрофобные цепи (углеводородные остатки) пептидные группиров
Металлоферменты
Ферменты, которые содержат в своем составе ионы металла или которые ими активируются, называют металлоферментами. Это достаточно распространенная группа биологических катализаторов, в которы
Электропроводность растворов: удельная, молярная, предельная.
Под прохождением электрического тока сквозь вещество понимают движение или перенесение электрических зарядов от одного полюса к другому под действием внешнего электрического поля.
Способно
Типы проводников электрического тока.
Различают два основных вида электрической проводимости: электронную и ионную. Соответственно этому проводники разделяют на две группы: первого и второго рода. К проводникам первого рода принадлежат
Виды электрической проводимости
Как было отмечено выше, электрическая проводимость электролитов обусловлена наличием в них заряженных частиц – ионов. Чем больше концентрация ионов и их скорость движения, тем больш
Х ВИНИКНЕННЯ.
Вивчення механізму виникнення електродного, дифузійного, мембранного та окисно-відновного потенціалів та їх залежності від різних чинників дає змогу зрозуміти закономірності перебіг
Визначення стандартних електродних потенціалів.
Електрод, якім виміряють стрибок потенціалу на межі метал – розчин,називають стандартним водневим електродом.
Стандартний водневий електрод – це платинова пластинка, зануре
Класифікація електродів.
Електроди, які застосовують в електрохімії залежно від типу оборотності та числа фаз, поділяють на кілька груп.
Електроди першого роду. Електроди цього типу складаються з м
Окисно-відновні електроди
Оскільки кожна електродна реакція, по суті, є процесом окиснення-відновлення, то теоретично будь-який електрод можна назвати окисно-видновним. Проте окисно-відновними називають такі
Йонселективні електроди
Одним із сучасних фізико-хімічних методів аналізу, що дозволяє контролювати стан навколишнього середовища та слідкувати за зміною концентрації електролітів у біологічних рідинах, є
И неподвижных границах деления фаз.
Поверхностные явления – это процессы, которые происходят на границах деления фаз в гетерогенных системах.
По агрегатным состояниям контактирующих фаз поверхности деления кл
Строение биологических мембран
Одними из составляющих клеток являются внешние (плазматические) мембраны, которые отделяют внутреннее содержание клетки от внешней среды. Для молекул и ионов мембрана действует как фильтр – пропуск
Адсорбция на границе деления твердое тело – раствор.
Адсорбция из растворов в твердых адсорбентах имеет большое практическое значение. Ее широко применяют в медицинской практике для очистки организма от инородных веществ (ядов, токсинов, больших доз
Адсорбция электролитов
Адсорбция электролитов твердыми адсорбентами представляет особый интерес через ту роль, которую она играет во многих естественных и искусственно осуществляемых процессах. Важно отме
ХРОМАТОГРАФИЯ
Метод хроматографии был открыт у 1903 году М.Цветом, который впервые применил его для разделения растительных пигментов.
Хроматография – это физико-химический метод разд
Газовая хроматография
Для разделения, анализа и исследование веществ и их смесей, которые не разлагаются в газообразном состоянии, наибольшего применения приобрела газовая хроматография. В зависимости от вида сорбента,
Жидкостная хроматография
В методе жидкостной хроматографии подвижной фазой является жидкость, недвижимой - твердый адсорбент. В отличие от газовой, жидкостная хроматография может быть использована для анализа веществ с
Бумажная и тонкослойная хроматография
В фармации и медицине широко применяют бумажную и тонкослойную хроматографии, которые отличаются от других хроматографических методов простотой и удобством в использовании эксперимента.
Получение, очистка и свойства коллоидных растворов
В природе очень распространены системы, в которых измельченные частицы равномерно распределены в массе другого вещества. В этом случае измельченное вещество называют дисперсной фазой, а сред
Дисперсных систем
Общим признаком любой дисперсной системы является степень измельчения частиц дисперсной фазы или степень дисперсности. Дисперсность (D)– это величина, обратная размеру частицы д
Методы получения коллоидных систем
Коллоидный раствор (золь) – это ультрамикрогетерогенная система, в которой дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердые частицы размером 10-7
Конденсационные методы
Образование атмосферного тумана является одним из примеров образования коллоидных систем конденсацией. Методы конденсации очень распространенные в практике приготовления коллоидных растворов
Методы очистки коллоидных растворов
Полученные любым способом дисперсные системы приобретают стойкость после очистки их от примесей молекул низкомолекулярных веществ и ионов электролитов. С этой целью используют разни
Диализ.
Самый простой способ для проведения диализа – это стеклянный цилиндр, дно которого затянуто полупроницаемой мембраной. В него наливают коллоидный раствор, который подлежит очистке,
Электрокинетические явления в коллоидных системах
К электрокинетическим явлениям относят эффекты, связанные либо с относительным движением двух фаз под действием постоянного электрического поля, либо с возникновением разницы потенциалов при относи
Стойкость и коагуляция коллоидных систем
Коллоидные растворы малоустойчивые во времени сравнительно с молекулярными растворами. Мицела представляет собой агрегат, который состоит из более-менее простых молекул, строение и
Стойкость коллоидных растворов.
Стойкость дисперсной системы – это способность ее на протяжении определенного времени сохранять неизменными состав и основные свойства: дисперсность, концентрацию, равномерное распределение част
Факторы стойкости дисперсных систем.
Большинство ліофобних золів есть агрегативно стойкими в течение длительного времени. Эта стойкость обусловлена действием нескольких факторов, главными из которых есть электростатиче
Коагуляция гидрофобных золей.
Коагуляция – это процесс уменьшения дисперсности системы за счет укрупнения частиц дисперсной фазы. Повлечь коагуляцию гідрофобних золів может любой фактор, что нарушает агрегативну
Стабилизация золей.
В результате взаимодействия со средой на поверхности частиц дисперсной фазы возникают сольватні слои. Однако в большинстве ліофобних золів сольватний слой незначительный и поэтому н
Медицині та біофармації
Клітини організмів та міжклітинна рідина побудовані з високомолекулярних сполук – білків, нуклеїнових кислот, полісахаридів та змішаних біополімерів (глюкопротеїдів, ліпопротеїдів тощо).ВМС входять
Класифікація високомолекулярних сполук
ВМС класифікують за різними ознаками.
1. За походженням ВМС поділяють на три групи:
- Природні, які утворюються в процесі біосинтезу (білки, нуклеїнові кислоти, по
Властивості високомолекулярних сполук
Фазові і фізичні стани ВМС. Усі полімери внаслідок великої молекулярної маси нелеткі. Вони розкладаються за перегонки навіть у найбільшому вакуумі. Температура їх розкладання значно нижча за темпер
Розчини ВМС, їх одержання і загальні властивості.
Високомолекулярні сполуки мають здатність розчинятись у тому чи іншому розчиннику, утворюючи розчини ВМС. При цьому залежно від спорідненості ВМС до розчинника можуть утворюватись як істинні, так і
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов