ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Закономерности протекания химических реакций из "Химия" Тепловые эффекты реакций. Сущность химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению связей в продуктах реакции. При этом общее число атомов каждого элемента до и после реакции остается постоянным. Поскольку образование связей происходит с выделением, а разрыв связей — с поглощением энергии, то химические реакции сопровождаются энергетическими эс ктами. Очевидно, если разрушаемые связи в исходных веществах менее прочны, чем образующиеся в продуктах реакции, то энергия выделяется, и наоборот. Обычно энергия выделяется и поглощается в форме теплоты. По признаку выделения или поглощения теплоты реакции делят на экзотермические и эндотермические. [c.61] Выигрыш энергии, обусловленный образованием двух связей Н—С1 (431,4 кДж/моль), превышает расход энергии на разрыв связей Н—Н (435,9 кДж/моль) и С1—С1 (242,3 кДж/моль), т. е. 2-431,4 (435,9 + 242,3). [c.61] Количество выделенной или поглощенной теплоты при протекании реакции называется тепловым эффектом реакции. Раздел химии, изучающий тепловые эффекты различных процессов, называется термохимией. Уравнение химической реакции с указанием теплового эффекта называется термохимическим уравнением. [c.61] Так как тепловой эффект реакции зависит от температуры и давления, то условились его относить к давлению р = 101 325 Па, или ilOO кПа, и температуре 298 К, или, точнее, 298,15 К (25 С). В термохимических уравнениях указывается состояние реагирующих веществ кристаллическое (к), жидкое (ж), газообразное (г), растворенное (р) и др. Тепловой эффект принято обозначать через А Н (читается дельта аш), выражать в килоджоулях (кДж) и относить к 1 моль вещества (обычно продукта реакции). Знаки тепловых эффектов считаются положительными у эндотермических процессов (теплота поглоитается, ДЯ 0) и отрицательными у экзотермических процессов (теплота выделяется АЯ 0). [c.62] Каждое вещество обладает определенной энтальпией (теплосодержанием). Энтальпия обозначается буквой Н. Тепловой эффект реакции АЯ представляет собой разность энтальпий конечных продуктов реакции и исходных реагирующих веществ, т. е. [c.62] В этом физический смысл величины ДЯ (греческая буква дельта А означает разность). Поэтому обычно говорят не о тепловом эффекте реакции, а об изменении энтальпии АЯ. [c.62] Эти уравнения означают, что превращение 0,5 моль газообразного водорода и 0,5 моль газообразного хлора в 1 моль газообразного хлороводорода при р 100 кПа и Г = 298 К сопровождается выделением 92,3 кДж теплоты, а превращение 0,5 моль газообразного азота и 0,5 моль газообразного кислорода в 1 моль газообразного оксида азота (II) при р 100 кПа и Т — 298 К сопровождается поглощением 90,4 кДж теплоты. [c.62] В школьных курсах химии и многих учебных пособиях тепловые эффекты реакций обозначают через Q и считают их положительными, если выделяется теплота, ц отрицательными, если она поглощается. Очевидно, ДЯ = Q. Следует придерживаться приведенному в тексте обозначению тепловых эффектов, поскольку оно введено для единообразия с термодинамикой. [c.62] Теплоту химических реакций измеряют с помощью специальных приборов — калориметров. Их З стройство описывается в курсах физики и физической химии. [c.62] Под скоростью химической реакции понимают изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени при неизменном объеме системы. При этом безразлично, о каком из участвующих в реакции веществе идет речь все они связаны между собой уравнением реакции, а потому по изменению концентрации одного из веществ можно судить о соответствующих изменениях концентраций всех остальных. Обычно концентрацию выражают в моль/л, а время — в секундах или минутах. Если, например, исходная концентрация одного из реагирующих веществ составляла 1 моль/л, а через 4 с от начала реакции она стала 0,6 моль/л, то средняя скорость реакции будет равна (1—0,6)/4 = 0,1 моль/(л-с). [c.63] По мере расходования вещества А скорость реакции будет уменьшаться, как это показано на рис. [c.63] Знак минус ставится потому, что, несмотря па убывание концентрации вещества А и, следовательно, на отрицательное значение разности Са—С1, скорость реакции может быть только положительной величиной. Если же следить за изменением концентрации одного из продуктов реакции— веществ С или В, то она в ходе реакции будет возрастать, и потому в правой части приведенного урав-не1шя нужно ставить знак плюс. [c.63] Поскольку скорость реакции все время изменяется, то в химической кинетике рассматривают только истинную скорость реакции у, понимая под ней скорость в данный момент времени. [c.63] Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ и условий протекания реакции концентрации С, тегушера-туры t, присутствия катализаторов, а также от некоторых других факторов (например, от давления — в случае газовых реакций. [c.63] Из уравнения (1.16) нетрудно установить физический смысл константы скорости к она численно равна скорости реакции, когда концентрации каждого из реагирующих веществ составляют 1 моль/л или когда их произведение равно единице. [c.64] Следует иметь в виду, что понятие скорости реакции относится к данной реакции, а не к отдельным реагирующим веществам. Очевидно, что для каждой реакции при постоянной температуре ее константа скорости будет величиной постоянной и, следовательно, зная к, можно сравнивать скорости химического взаимодействия различных веществ чем больше к, тем быстрее реагируют данные вещества. [c.64] Следовательно, если эта реакция при 298 К заканчивается за 32 кин, то при 348 К она закончится за 32 мин 1024= 0,03 мин = 1,8 с. [c.65] Правило Вант-Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции. Температура влияет на скорость реакции, увеличивая константу скорости. [c.65] Энергия активации. Сильное увеличение скорости реакции с возрастанием температуры объясняет теория активации. Согласно этой теории, в химическое взаимодействие вступают только активные молекулы (частицы), обладающие энергией, достаточной для осуществления данной реакции. Неактивные частицы можно сделать активными, если сообщить им необходимую дополнительную энергию. Этот процесс называется активацией. Один из способов активации — увеличение температуры при повышении температуры число активных частиц сильно возрастает, благодаря чему резко увеличивается скорость реакции. [c.65] Энергия, которую надо сообщить молекулам частицам) реагирующих веществ, чтобы превратить их в активные, называется энергией активации. Ее величина определяется опытным путем, обозначается буквой и обычно выражается в кДж/моль. Так, например, для соединения водорода и иода (На + 1г = 2Н1) — = 167,4 кДж/моль, а для распада иодоводорода (2Н1 = Н, + 1г) , = 186,2 кДж/моль. [c.65] Вернуться к основной статье