Презентация Microsoft PowerPoint — копия. Тепловой эффект, или просто теплота реакции
 Скачать 2.03 Mb.
|
|
Почти всегда людям было важнее согреться, чем охладиться. Это нашло своё отражение в фольклоре: мифов про огонь намного больше, чем про снег или холод, и они встречаются у народов всех континентов. Неожиданным образом это перекликается с предметом химии: большинство самопроизвольных реакций, которые можно показать в школьной лаборатории – экзотермические. Эндотермические реакции встречаются значительно реже, и продемонстрировать их сложнее. Предложите несколько (не менее 3) эндотермических реакций, которые можно было бы показать в школьных условиях. Укажите, как вы планируете подтвердить их эндотермичность, при этом учтя, что такое подтверждение должно быть как можно более наглядным. ТЕРМИНЫ Экзотермическая реакция - химическая реакция, при которой происходит выделение теплоты( +Q) Эндотермические реакции- химическая реакция, в результате которых происходит поглощение теплоты (-Q). Тепловой эффект, или просто теплота реакции -это количество теплоты, выделившееся или поглощенное при протекании химической реакции. Тепловой эффект показывает разницу между внутренней энергией исходных веществ и продуктов реакции. Тепловой эффект обозначают символом Q ; его измеряют в кДж или ккал Тепловые эффекты реакций изучает специальный раздел химии — термохимия. Энтальпия — физическая величина, характеризующая энергию системы (вещества или смеси), которая доступна для преобразования в теплоту при постоянном давлении. ТЕРМИНЫ Энтальпия:
В каждом веществе запасено определенное количество энергии. Это -внутренняя энергия (U), которая складывается из кинетической энергии движения атомов, молекул, ионов; из энергии их взаимного притяжения и отталкивания; из энергии, связанной с движением электронов в атоме, их притяжением к ядру, взаимным отталкиванием электронов и ядер, а также внутриядерной энергии. При химических реакциях одни химические связи разрушаются, а другие образуются; при этом изменяется электронное состояние атомов, их взаимоположение, а потому и внутренняя энергия продуктов реакции отличается от внутренней энергии реагентов. Абсолютную величину внутренней энергии определить невозможно, но в этом нет необходимости, т.к. в практической деятельности важно знать изменение внутренней энергии при переходе систем из одного состояния в другое. C внутренней энергией связано понятие энтальпии. Внутренняя энергия и энтальпия связаны с тепловым эффектом реакции (Q). Эта взаимосвязь вытекает из первого закона термодинамики, который является законом сохранения энергии в применении к тепловым явлениям. Закон сохранения энергии- энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только переходит из одной формы в другую. Большинство химических реакций протекают при постоянных давлении и массе, поэтому тепловой эффект химических реакций обычно отождествляется с её энтальпией. Для эндотермических процессов энтальпия имеет положительный знак +, а для экзотермических реакций энтальпия имеет отрицательный знак -. Калори́метр (от лат. calor — тепло и metor — измерять) — прибор для измерения количества теплоты, выделяющейся или поглощающейся в каком-либо физическом, химическом или биологическом процессе. Термин «калориметр» был предложен А. Лавуазье и П. Лапласом (1780). В физике элементарных частиц и ядерной физике используется ионизационный калориметр — прибор для измерения энергии частиц. При эндотермических реакциях образуются вещества с более высоким энергетическим уровнем, чем энергетический уровень реагирующих веществ, т.е. их внутренняя энергия увеличивается. Поэтому для образования требуется дополнительная энергия из окружающей среды. Когда химические связи разрываются, энергия поглощается (извлекается извне), чтобы перевести электрон в более высокое энергетическое состояние, тем самым позволяя электрону связываться с другим атомом с образованием другого химического комплекса. Потеря энергии из раствора (окружающей среды) поглощается реакцией в виде тепла. Например: это может быть нагревание при химической реакции. Эндотермические реакции: -происходят с поглощением теплоты; -останавливаются при прекращении подогрева; -реакционная смесь в процессе реакции охлаждается. Для эндотермических реакций изменения энтальпии и внутренней энергии имеют положительные значения, таким образом, продукты реакции содержат больше энергии, чем исходные компоненты: U реагентов меньше U продуктов. Исходя из закона сохранения энергии, следует предположить, что исходные вещества при таких процессах должны поглощать энергию из окружающей среды, температура реагирующей системы должна понижаться. К эндотермическим реакциям относятся реакции
Химическая теория растворов создана Д.И. Менделеевым в конце ХIХв. на основании следующих экспериментальных фактов. Растворение веществ являются сложным физико-химическими процессом. С одной стороны растворение - это физический процесс, т к. сопровождается механическим распределением частиц растворенного вещества между молекулами растворителя, происходит смешивание фаз, изменение агрегатного состояния вещества. С другой стороны происходит разрушение связей в кристалле, образование новых связей между веществом и растворителем (электростатических, донорно-акцепторных, образование водородной связи), растворение может сопровождаться поглощением или выделением энергии, что свидетельствует о протекании химической реакции, т.е. о взаимодействии растворяемого вещества с водой. На разрушение твердого вещества энергия затрачивается (∆H1> 0), а при гидратации энергия выделяется ((∆H2> 0),. Суммарный тепловой эффект звисит от абсолютных значений ∆H1 и ∆H2 и может быть как положительным, так и отрицательным. При растворении некоторых бесцветных веществ образуются окрашенные растворы. (пример: CuSO4 – бесцветный, дает синий раствор). Поэтому процессы растворения идущие с поглощением энергии можно тоже использовать для демонстрации эндогенных процессов в школе. Физико-химическая теория растворов. Растворение. Растворение веществ. Охлаждающие смеси. Хлорид аммония в воде Когда небольшое количество хлорида аммония (NH4Cl) растворяется в воде в пробирке, пробирка становится холоднее, чем раньше. Во время этой химической реакции тепло поглощается из окружающей среды. Триосульфат натрия в воде. Когда кристаллы тиосульфата натрия (Na2S2О3.5H2О) растворяется в воде, возникает охлаждающий эффект. Охлаждающие смеси можно приготовить с такими солями: KCl, CaCl2, CH3COONa, FeCl3, (NH4)2SO4, NH4NO3, KNO3, K2SO4. MgCl2, NaNO3. Определить тепловой эффект реакции и теплоту растворения вещества в воде. Для опытов взять три твёрдых вещества. В химический стакан отмерить с помощью мерной колбы 25 см3 дистиллированной воды и измерить её температуру t, К. Записать значение температуры в таблицу 1.
Рассчитать изменение температуры ∆t, К по формуле ∆t = tp– t (1) Записать значение ∆t, К. ∆H = (mв – m) · ∆t·С (2) где mв – масса воды, кг; m - масса навески, кг; С – удельная теплоемкость, для разбавленных растворов С = 4,18 кДж\К·кг Q = ∆H · (М\m), где М – молярная масса растворённого вещества, кг\моль. Эндотермические процессы имеют большое значение в быту и промышленности. В химической промышленности тепловые эффекты нужны для расчета количества теплоты для нагревания реакторов, в которых идут эндотермические реакции. ПРИМЕНЕНИЕ Процесс фотосинтеза — пример эндотермической реакции, происходящей в природе Свечение светлячков Загар на солнце –фотохимическая реакция Загорать Реакция образования атмосферного азота и озона 3О 2 + hν → 2О 3 - Q Испарение сухого льда- физическое явление Выпечка хлеба или приготовление пищи
4.Белик В.В. Физическая и коллоидная химия : учебник для студ. Учреждений сред.проф.образования / В.В. Белик, К.И. Киенская.– М. : Издательский центр «Академия», 2015. – 288 с. 5.Валова (Копылова), В. Д. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа [электронный ресурс] : Практикум / В. Д. Валова (Копылова), Е. И. Паршина. - М. : Издательско-торговая корпорация «Дашков и К°», 2015г. 6.Габриелян О. С. Химия, 11 класс/ Габриелян О. С., Маскаев Ф. Н., Пономарев С. Ю / - М. Дрофа 2014г. 303 с |