Конспект лекций Навои-07. Гоу впо Уральский государственный технический университет упи С. Д. Ващенко, О. А. Антропова

• Название: Гоу впо Уральский государственный технический университет упи С. Д. Ващенко, О. А. Антропова
• Анкор: Конспект лекций Навои-07.doc
• Дата: 04.07.2018
• Размер: 490.5 Kb.
• Имя файла: Конспект лекций Навои-07.doc
• Тип: Документы; #21030
• страница: 4 из 10

3. ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

3.1. Основные понятия

Химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами: выделением или поглощением тепла, света, совершением механической или электрической работы. Энергетические эффекты химических реакций изучает химическая термодинамика. В курсе химии рассмотрим только некоторые положения химической термодинамики.

Объектами изучения химической термодинамики являются разнообразные системы. Система – мысленно или реально выделенная часть пространства, содержащая одно или несколько веществ. Фаза – часть системы, одинаковая по физическим и химическим свойствам во всех точках и отделенная от других частей системы поверхностью раздела.

Для описания систем применяют сложный математический аппарат, в котором используют набор термодинамических функций, основные из которых: – энтальпия, – энтропия, – энергия Гиббса. В пределах данного курса будем приводить значения функций только для стандартных условий.

• 
  Стандартные условия означают, что все участвующие в реакции вещества чистые, парциальные давления газов или атмосферное давление, если газы не участвуют в реакции, равно 1,013  10⁵ Па, концентрации частиц для реакций в растворах равны 1 моль/л, температура - 298 К. Термодинамические величины, определённые для стандартных условий, обозначают нулём в верхнем правом углу (например, S⁰).
  

3.2. Энтальпии химических реакций

Большинство химических реакций сопровождаются выделением или поглощением тепла.

• 
  Количество тепла, которое выделяется или поглощается в результате химической реакции, называют её тепловым эффектом. Раздел химии, в котором изучают тепловые эффекты химических реакций, называют термохимией.
  

В дальнейшем тепловые эффекты химических реакций будем характеризовать величиной H (кДж/моль). Особенности терминологии таковы, что величину H называют энтальпией химической реакции (вместо более точного словосочетания – изменение энтальпии в ходе химической реакции).

Реакции, идущие с выделением тепла, называют экзотермическими, идущие с поглощением тепла – эндотермическими.

• 
  Принято, что энтальпия экзотермической реакции отрицательна (H<0), а энтальпия эндотермической реакции положительна (H>0).
  

Уравнения химических реакций, записанные с указанием значения энтальпии реакции и агрегатного состояния участвующих в реакции веществ, называют термохимическими уравнениями. Агрегатные состояния веществ обозначают подстрочными индексами: т – твёрдое, к – кристаллическое, ж – жидкое, г – газообразное, р – раствор. В термохимических уравнениях могут быть дробные коэффициенты:

Н_{2 (Г)} + 1/2О_{2 (Г)} = Н₂О_(Ж) Н⁰ = – 286 кДж/моль.

В справочных таблицах термодинамических величин приводят не энтальпии конкретных реакций, а стандартные энтальпии образования веществ (Н_обр).

• 
  Энтальпией образования называют энтальпию реакции образования одного моля данного вещества из простых веществ, устойчивых в стандартных условиях.
  

Энтальпии образования простых веществ приняты за ноль.

3.3. Закон Гесса. Следствие закона Гесса

Закон, сформулированный Германом Ивановичем Гессом в 1840 году (закон Гесса), – основной закон термохимии:

• 
  энтальпия химической реакции зависит только от природы и состояния исходных и конечных веществ и не зависит от числа и характера промежуточных стадий, т.е. от пути процесса.
  

Из закона Гесса следует, что термохимические уравнения можно складывать и вычитать так же, как и алгебраические.

Следствие закона Гесса:

• 
  энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ с учётом стехиометрических коэффициентов.
  

Как правило, оперируют со стандартными величинами, т.е.

,

где , – стандартные энтальпии образования исходных веществ и продуктов реакции; ,  стехиометрические коэффициенты.

Аналогичным образом можно рассчитывать изменение и других функций – энтропии (S), энергии Гиббса (G).