ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловые эффекты и причины протекания химических реакций из "Неорганическая химия" Тепловые эффекты химических реакций рассматриваются в специальном разделе химии, называемом термохимией. [c.125] Реакции, сопровождающиеся, выделением теплоты, называются экзотермическими, а идущие с поглощением теплоты — эндотермическими. [c.125] При химических процессах может выделяться или поглощаться не только тепловая, но и другие виды энергии электрическая, световая, механическая и др. В гальваническом элементе выделяется электрическая энергия, которая поглощается при электролизе веществ. Выделение световой энергии наблюдается при свечении фосфора (хемилюминесценция), а поглощение— при разложении солей серебра в фотоматериалах. Механическая энергия выделяется при взрывах, но и многие взрывы происходят за счет механического воздействия на вещество. [c.125] Различные виды энергии, выделяемой или поглощаемой в ходе процесса, пересчитывают на тепловую энергию, выражая ее количество в килоджоулях (кДж). Количество энергии относят к такому числу молей вещества, которое указано в уравнении реакции, и называют его тепловым эффектом (теплотой) Q реакции. [c.125] Тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ называется теплотой образования ЛЯ данного вещества. [c.126] В расчетах применяют справочные значения тепловых эффектов образования (или сгорания) одного моля вещества, отнесенные к 298 К (25°С) и р=101,325 кПа (1 атм). Эти условия, считаются стандартными, и поэтому используемые значения тепловых эффектов называют стандартными теплотами образования (или сгорания) вещества и обозначают как АЯмв- Например, тепловой эффект реакции взаимодействия графита с кислородом, выраженный через изменение энтальпии, следует записать как ДЯ298=—393,6 кДж, а так как при этом из простых веществ образуется 1 моль СОг, то данный тепловой эффект является теплотой образования СОг, выражаемой в кДж/моль. [c.126] Теплоты образования простых веществ при стандартных условиях приняты равными нулю. [c.126] Главной характеристикой топлив являются их теплоты сгорания. Тепловой эффект реакции горения одного моля вещества называется теплотой сгорания данного вещества. Следовательно, теплота сгорания 12 г (одного моля) графита составляет 393,6 кДж/моль. [c.126] Важнейшим законом термохимии является закон Г. И. Г е с-с а (1840) тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса. [c.126] С помощью закона Гесса можно рассчитывать такие тепловые эффекты реакции, которые измерить трудно или невозможно. [c.126] что АЯ =—393,6 кДж/моль и ДЯз=—283,1 кДж/моль, из равенства ДЯ =АЯ2-I-ДЯз находим ДЯ2=—110,5 кДж/моль. [c.126] Проведенный расчет показывает, что СО выгодно использовать в качестве топлива. [c.126] Закон Гесса позволяет определять теплоты образования сложных веществ из простых веществ расчетным путем без проведения реакций, для чего нужно знать тепловые эффекты промежуточных стадий. [c.126] На основании закона Гесса термохимические уравнения можно разбивать на отдельные стадии (этапы) независимо от того, осуществимы они на практике или нет. [c.127] При заданных условиях процесс осуществим, если при его протекании изобарно-изотермический потенциал G (при p= onst) химической системы уменьщается. В противном случае необходимо подбирать такие условия, при которых выполнялось бы условие Л0 0, чтобы химическая реакция смогла осуществиться [см. уравнение (IV.8)]. [c.127] Уменьшение G является суммарным проявлением двух движущих сил процесса 1) изменения энтальпии Я и 2) изменения энтропии S системы. Поскольку Q =Н — TS, постольку уменьшение Я в ходе химической реакции будет определять ее положительный тепловой эффект (экзотермический процесс). При отрицательном тепловом эффекте (эндотермический процесс), очевидно, должен превалировать энтропийный фактор, т. е. для протекания эндотермической реакции необходимо, чтобы 7 А5 АЯ, и тогда AG 0.. [c.127] В ходе процесса энтропия заметно меняется при изменении общего числа молей газов в системе, так как основным носителем беспорядка в ней являются вещества в газообразном состоянии. Поэтому, если в ходе реакции общий объем веществ увеличивается, т. е, AV 0 (происходит приращение объема), то и AS 0, и наоборот. При отсутствии в системе газов или при сохранении в ходе процесса числа их молей постоянным AV 0 и AS О. Тогда движущей силой процесса может быть лишь уменьшение энтальпии, и реакция является экзотермичной (АЯ 0). [c.127] Вернуться к основной статье