Підготовлено: Мгр. Зузана Шоцова
Термохімія - це розділ хімії, який займається термічними явищами, що відбуваються в хімічних реакціях (він стосується змін енергії). Під час хімічних реакцій відбувається певна зміна енергії, тобто виділяється або витрачається тепло. Витрата або виділення тепла залежить від типу реагентів, що вступають у хімічну реакцію, і від типу продуктів, що утворюються під час хімічної реакції.
Залежно від того, виділяється чи споживається тепло в хімічній реакції (тобто відповідно до теплового балансу), ми поділяємо хімічні реакції на:
Екзотермічний - під час екзотермічних реакцій виділяється тепло.
Ендотермічний - тепло витрачається під час ендотермічних реакцій.
Екзотермічні реакції
Енергія продуктів нижче енергії реагентів (на величину виділеної енергії)
Продукти є більш стабільними, ніж реагенти, з яких вони утворюються
Деякі проходять спонтанно при нормальній температурі та тиску (нейтралізація, осадження тощо)
Деякі з них відбуваються під час первинного постачання енергії, але потім продовжуються, і енергія виділяється (спалювання паперу, вугілля тощо)
Ендотермічні реакції
Енергія продуктів вище енергії надходить реагентів
Продукти менш стабільні, ніж реактиви
Більшість з них відбувається лише при постійному нагріванні
Теплота реакції Q
Тепло реакції - це величина, яка дає нам тепло, яке виділяється або витрачається під час хімічної реакції. Визначається як різниця між ентальпією продуктів та ентальпією реагентів хімічної реакції.
Ентальпіу вказуємо великими літерами H, його одиниця - кДж моль -1 .
Таким чином, до теплоти реакції відноситься наступне:
Q = Δ H
Δ H = H продукти - H реагенти
В екзотермічних реакціях ентальпія продуктів менша за ентальпію реагентів, і тому теплота реакції має негативне значення.
H Р. - ентальпія виробів
H P - ентальпія реагентів
ΔH = H P - Ч. Р.
В ендотермічних реакціях ентальпія продуктів більша за ентальпію реагентів, і тому теплота реакції має позитивне значення.
H Р. - ентальпія виробів
H P - ентальпія реагентів
ΔH = H P - Ч. Р.
Величина теплоти реакції залежить від кількості реагентів, що надходять у хімічну реакцію. Таким чином, чим більша кількість реагентів, тим більша теплота реакції даної хімічної реакції.
Таким чином, теплота реакції певної хімічної реакції - це кількість тепла, яке витрачається або виділяється, якщо кількість реагентів реагує, як це вказано стехіометричними коефіцієнтами в хімічному рівнянні хімічної реакції.
2H 2 O (g) → 2 H 2 (g) + O 2 (g) 457 ° C споживається тепло
H 2 O (g) → H 2 (g) + 1/2O 2 (g) 457/2 ° C споживається тепло
Теплою реакції хімічної реакції, що відбувається в стандартних умовах, називають ΔH 0 . (стандартні умови: температура 298,15 К, тиск 101,3 кПа)
Термохімічні рівняння
Термохімічні рівняння - це рівняння, що містять інформацію про спожите або виділене тепло. Ці рівняння також повинні вказувати на стан усіх реагентів.
Екзотермічні рівняння (тепло виділяється в оточення) ΔH
Ca (s) + 2 H2O (l) Ca (OH) 2 (aq) + H2 (g) Δ H = - 431,1 кДж. моль -1
Ендотермічні рівняння (споживання тепла) ΔH> 0
H2O (g) + C (s) CO (g) + H2 (g) Δ H = 131,4 кДж моль -1
Груповий стан у термохімічних рівняннях:
s (солідус) - тверда речовина
л (ліквід) - рідка речовина
г (Гасей) - газоподібна речовина
aq (аква) - речовина у водному розчині
Термохімічні закони
Перший термохімічний закон був відкритий в 1780 р. Лавуазером і Лапласом :
"Значення теплоти реакції прямої та зворотної реакції однакове і відрізняється лише за знаком ".
2Н2 (g) + O2 (g) → 2H2O (g) ΔH1 = - 483,9 кДж моль -1
оборотна реакція 2Н2O (g) → 2Н2 (g) + O2 (g) ΔH2 = 483,9 кДж моль -1
Синтез двох молей діоксиду сірки з двох молей діоксиду сірки і одного моля кисню виділяє тепло 196 кДж
2SO 2 (g) + ПРО 2 (g) → 2 ТАК 3 (g) ΔH = - 196 кДж моль -1
При розкладанні двох молей діоксиду сірки витрачається однакова кількість тепла:
2SO 3 (g) → 2SO 2 (g) + ПРО 2 (g) ΔH = 196 кДж. моль -1
Другий термохімічний закон був відкритий і сформульований в 1840 році Гессом:
Теплота реакції реакції дорівнює сумі теплот реакцій часткових реакцій.
ΔH = ΔH1 + ΔH2
Приклад: На основі термохімічних рівнянь часткових реакцій
1. Sn (s) + Cl2 (g) SnCl2 (s) ΔH1 = - 349,4 кДж.моль -1
2. SnCl2 (s) + Cl2 (g) SnCl4 (l) ΔH2 = - 195,2 кДж моль -1
визначити теплоту реакції:
Sn (s) + 2 Cl2 (g) → SnCl4 (l) ΔH = ?
ΔH = ΔH1 + ΔH2 = - 349,4 кДжмоль -1 + (-195,2 кДжмоль -1)
ΔH = - 544,6 кДжмоль -1
Теплові явища при розчиненні твердих речовин у воді - Na2CO3. 10 H2O, NaOH
Коли тверді речовини розчиняться, може виділятися тепло (температура зросла).
Молекули води зв’язуються з частинками розчиненої речовини - виділяється тепло. Зміна ентальпії негативна.
Коли тверді речовини розчиняються у воді, тепло може поглинатися (температура падає). При розчиненні кристалічна структура спочатку повинна бути порушена - витрачається тепло. Зміна ентальпії позитивна.
(При розчиненні твердих речовин у воді витрачається певна кількість тепла, щоб порушити кристалічну структуру (зміна ентальпії позитивна.) При гідратації частинок розчиненого матеріалу виділяється тепло (зміна ентальпії негативна). Ефекти (значення змін в ентальпіях часткових подій).
Виділення або споживання тепла залежить від кількості тепла, що витрачається на порушення кристалічної структури, і кількості теплоти, що виділяється під час гідратації іонів.
Якщо на порушення кристалічної структури витрачається більше тепла, ніж виділяється при гідратації іонів, тоді розчинення є ендотермічною подією. Якщо споживається менше тепла, це екзотермічна подія.)
Типи теплота реакції
Температуру реакції можна розрізнити за типом хімічного процесу.
Теплота реакції реакцій, в яких утворюється 1 моль сполучної сполуки, називається теплота плавлення.
(Стандартна теплота плавлення сполуки - це реакція хімічної реакції, при якій 1 моль сполуки в стандартному стані утворюється з елементів у стандартному стані)
Теплота реакції реакцій, при якій 1 моль вихідних речовин спалюється з утворенням стабільних продуктів окислення, називається тепло горіння .
(Стандартна теплота згоряння сполуки - це реакція хімічної реакції, під час якої 1 моль сполуки в стандартному стані окислюється до стабільного продукту окислення)
Символічно ми позначаємо ці реакційні потеплі ∆H 0 zl та ∆H 0 sp.
Розрахунок теплоти реакції за табличними значеннями та ін
Теплота реакції хімічної реакції обчислюється а.) Як різниця між сумою теплоти плавлення продуктів і сумою теплоти плавлення реагентів:
∆ H 0 =∑ прод │ν│ (∆H 0) сполука - ∑ реакція │ν│ (∆H 0) сполука
ν - стехіометричний коефіцієнт
Теплота реакції хімічної реакції обчислюється б.) Як різниця між сумою теплоти згоряння реагентів та реагентів та сумою теплоти згоряння та продуктів:
∆ H 0 =∑ реагувати │ν│ (∆H 0) шпал - ∑ прод │ν│ (∆H 0) шпал
Одиниця виміру - кДж. моль -1
Обчисліть теплоту реакції хімічної реакції:
∆ H 0 =∑ реагувати │ν│ (∆H 0) шпал - ∑ прод │ν│ (∆H 0) шпал
∆ H 0 = -251,63 + 2. (- 726,1) - (-1678,91) кДж.моль -1
∆ H 0 = -24,92 кДж.моль -1
Теплота реакції згаданої хімічної реакції дорівнює -24,92 кДжмоль -1
Обчисліть теплоту реакції:
коли відомі термоядерні нагрівачі
H ° zluč, CO (g) = -124,74 кДж моль -1
H ° = (- 124,74 кДжммоль -1 + (- 242,76 кДжмоль -1)) - (- 410,34 кДжммоль -1)
Обчисліть теплоту поєднання хлориду амонію, використовуючи рівняння: