Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов В.В. -> "Химия" -> 52

Химия - Фролов В.В.

Фролов В.В. Химия: Учеб. пособие — М.: Высш. шк., 1986. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): chem_up_dlya_msv.pdf
Предыдущая << 1 .. 46 47 48 49 50 51 < 52 > 53 54 55 56 57 58 .. 211 >> Следующая

Реакции, при которых наблюдается выделение энергии, называются экзотермическими (^7>0).
Реакции, идущие с поглощением энергии, называются эндотермическими (С?<0)*. Выделение или поглощение энергии в результате процесса зависит от соотношения количеств энергии, затраченных на разрыв или возбуждение химических связей первоначально взятых веществ, и энергии, выделяющейся в результате образования новых химических связей в продуктах реакции.
Величина энергии отдельной химической связи очень мала. Её удобно выражать в электронвольтах на атом. Поскольку обычно в реакциях участвуют относительно большие количества веществ, то общие количества энергии получаются также большие. Так, элементарный расчет показывает:
на 1 атом: 1 эВ - 1,6- 1СГ19 Кл • 1В = 1,6-Ю-19 Дж,
на 1 моль: 1,6-10"19-6,()2• 1023 = 9,65- 104 Дж/моль = 96,5 кДж/моль.
Энергия, образующаяся в результате химических реакций, может выделяться в разных формах, но, конечно, в эквивалентных количествах. Так, например, фотохимические процессы при фотографии развиваются при поглощении квантов лучистой энергии галидами серебра и, наоборот, можно построить источник когерентного излучения — лазер, работающий на энергии химических реакций.
Затрачивая электрическую энергию, можно выделять нужные вещества из растворов или расплавов путем электролиза, с другой стороны, можно получить энергию за счет химических реакций, протекающих в гальванических элементах или аккумуляторах,
Чаще всего в, результате химических реакций выделяется или поглощается тепловая энергия. Поэтому раздел химии, изучающий энергию химических реакций, исторически стал называться термохимией, а изменение энергии называется тепловым эффектом химической реакции и измеряется в килоджоулях на моль образовавшегося или сгоревшего вещества. Так как в зависимости от условий, в которых протекает химическая реакция, возможно выделе
* Иногда названия «экзотермическое» или «эндотермическое» относятся к веществам, а это не совсем верно, так как эти названия характеризуют процесс.
136
ние или поглощение работы расширения газов (р — const), то различают тепловой эффект реакции при (р — const) (?/? и тепловой эффект реакции при u = constQy, хотя разница между ними обычно невелика.
6.2. ЗАКОНЫ ТЕРМОХИМИИ
Первый закон термохимии (Лавуазье и Лаплас, 1780— 1784); тепловой эффект образования данного соединения в точности равен, но обратен по знаку тепловому эффекту его - разложения.
Из закона Лавуазье — Лапласа следует невозможность построить вечный двигатель I рода, использующий энергию химических реакций.
Второй закон термохимии (Г. И. Гесс, 1840): тепловой эффект химической реакции не зависит от характера и последовательности отдельных ее стадий и определяется только начальными и конечными продуктами реакции и их физическим состоянием (при р — const или при v = const).
Г. И. Гесс первый принял во внимание физическое состояние реагирующих веществ, так как теплоты изменения агрегатных состояний веществ накладываются на тепловой эффект реакции, увеличивая или уменьшая его.
Рассмотрим, например, процесс образования воды в различных ее состояниях из газообразного водорода и газообразного кислорода. Уравнения термохимического процесса запишем так, чтобы в результате каждой реакции получался 1 моль Н20:
Н, (г) -I- 7 А (г) = НаО (п) + 241,6 кДж/моль На (г) + 72 О., (г) - Н20 (ж) + 285,8 кДж/модь "На (г) Я+ 7А- (г) = Н20 (лед) + 291,85 кДж/моль
Как видим, агрегатное состояние полученной воды существенно сказывается на величине теплового эффекта.
Утверждение закона Гесса о том, что тепловой эффект процесса не зависит от его отдельных стадий и их последовательности, дает возможность рассчитывать тепловые эффекты реакций для случаев, когда их определить экспериментально или очень трудно, или вообще невозможно. Рассмотрим процесс окисления графита до С02, который можно осуществить сразу:
С (графит) + 02 (г) = С02 (г) + Q,
или по отдельным стадиям:
С (графит) + у2Оа (г) - СО (г) + Q2; СО (г) + 7202 (г) = С02 (г) + Q3
Поскольку для обоих случаев начальные продукты С (графит) и 02 (г) и продукты реакции С02 (г) одинаковы, должны быть равны и тештовые эффекты: (?( = (?2-f-I?3. Однако ~Q2 — эффект образования СО — определяется с большим трудом, так как реакция идет обратимо и при высоких температурах. Мы можем вычислить (?2,
137
используя закон Гесса, так как известны тепловые эффекты двух
других реакций:
1)С (графит) +02 (г) = С02 (г) + 393,50 кДж/моль 2) СО (г) + 7 А (г) =С02 (г) + 283,00 кДж/моль
Вычитая из уравнения (1) уравнение (2), получаем
С (графит) +02 (г) =С02 (г) + 393,50
—"СО (г) — 'ДА (г) = -С°2 (г) -283,00
С (графит) + '/202 (г) = СО (г) + 110,5 кДж/моль
Отсюда (J2 = 110,5 кДж/моль.
Применение закона Гесса чрезвычайно расширило возможности термохимии, позволяя производить точные расчеты тепловых эффектов образования целого ряда веществ, опытные данные по которым получить было трудно. Термохимические расчеты можно применять и для более сложных случаев. Ранее (в гл. 4) указывалось, что расчет по уравнению (4.9) энергии моля идеальной ионной кристаллической решетки дает хорошее совпадение с опытными данными. Здесь следует отметить, что фактически опытные данные получают из расчетов по закону Гесса. Так, для расчета энергии кристаллической решетки на основании имеющихся экспериментальных данных пользуются умозрительным циклом Борна — Габера:
Предыдущая << 1 .. 46 47 48 49 50 51 < 52 > 53 54 55 56 57 58 .. 211 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed