тепловий ефект

Тепловий ефект хімічної реакції або ізмененіеентальпіі системи внаслідок протікання хімічної реакції - віднесене до зміни хімічної змінної кількість теплоти, отримане системою, в якій пройшла хімічна реакція і продукти реакції взяли температуру реагентів. Щоб тепловий ефект був величиною, яка тільки від характеру протікає хімічної реакції, слід дотримуватись таких умов:

Реакція повинна протікати або при постійному об'ємі Qv (Ізохоричний процес), або при постійному давленііQp (ізобарний процес).

У системі не відбувається ніякої роботи, крім можливої ​​при P = const роботи розширення.

Якщо реакцію проводять при стандартних умовах при Т = 298,15 К = 25 ˚С і Р = 1 атм = 101325 Па, тепловий ефект називають стандартним тепловим ефектом реакції або стандартної ентальпії реакції ΔHrO. У термохіміі стандартний тепловий ефект реакції розраховують за допомогою стандартних ентальпій утворення.

Стандартна теплота освіти

Під стандартною теплотою освіти розуміють тепловий ефект реакції утворення одного моля речовини з простих речовин, його складових, що знаходяться в стійких стандартних станах. Наприклад, стандартна ентальпія утворення 1 мольметана ізуглерода іводорода дорівнює тепловому ефекту реакції:

Стандартна ентальпія освіти позначається ΔHfO. Тут індекс f означає formation (освіта), а перекреслений гурток, що нагадує диск Плімсоля [1] - то, що величина відноситься кстандартному станом речовини. У літературі часто зустрічається інше позначення стандартної ентальпії -ΔH298,150. де 0 вказує на рівність тиску однієї атмосфері (або, кілька більш точно, на стандартні умови [3]), а 298,15 - температура. Іноді індекс 0 використовують для величин, що відносяться кчістому речовини. обумовлюючи, що позначати їм стандартні термодинамічні величини можна тільки тоді, коли в якості стандартного стану вибрано саме чисте речовина. Стандартним також може бути прийнято, наприклад, стан речовини впредельно розбавленому розчині. «Диск Плімсоля» в такому разі означає власне стандартний стан речовини, незалежно від його вибору. Ентальпія утворення простих речовин приймається рівною нулю, причому нульове значення ентальпії освіти відноситься до агрегатному стані, стійкого при T = 298 K. Наприклад, дляйода в кристалічному стані ΔHI2 (тв) 0 = 0 кДж / моль, а для жідкогойода ΔHI2 (ж) 0 = 22 кДж / моль. Ентальпії утворення простих речовин при стандартних умовах є їх основними енергетичними характеристиками. Тепловий ефект будь-якої реакції знаходиться як різниця між сумою теплот освіти всіх продуктів і сумою теплот утворення всіх реагентів в даній реакції (следствіезакона Гесса):

Термохімічні ефекти можна включати в хімічні реакції. Хімічні рівняння в яких зазначено кількість виділилася або поглиненої теплоти, називаються термохімічними рівняннями. Реакції, сопровождающіеcя виділенням тепла в навколишнє середовище мають негативний тепловий ефект і називаються екзотермічні. Реакції, що супроводжуються поглинанням тепла мають позитивний тепловий ефект і називаютсяендотерміческімі. Тепловий ефект зазвичай відноситься до одного молю прореагировавшего вихідної речовини, стехіометричний коефіцієнт якого максимальний.

Температурна залежність теплового ефекту реакції

Щоб розрахувати температурну залежність ентальпії реакції, необхідно знати молярний теплоємності речовин, що беруть участь в реакції. Зміна ентальпії реакції при збільшенні температури від Т1 до Т2 розраховують за законом Кірхгофа (передбачається, що в даному інтервалі температур молярний теплоємності не залежить від температури і нетфазових перетворень):

Якщо в даному інтервалі температур відбуваються фазові перетворення, то при розрахунку необхідно врахувати теплоти відповідних перетворень, а також зміна температурної залежності теплоємності речовин, що зазнали такі перетворення:

де ΔCp (T1, Tf) - зміна теплоємності в інтервалі температур від Т1 до температури фазового переходу; ΔCp (Tf, T2) - зміна теплоємності в інтервалі температур від температури фазового переходу до кінцевої температури, і Tf - температура фазового переходу.

Стандартна ентальпія згоряння

Стандартна ентальпія згоряння - ΔHгор о. тепловий ефект реакції згоряння одного моля речовини в кисні до утворення оксидів вкрай окислення. Теплота згоряння негорючих речовин приймається рівною нулю.

Стандартна ентальпія розчинення

Стандартна ентальпія розчинення - ΔHраств о. тепловий ефект процесу розчинення 1 моля речовини в нескінченно великій кількості розчинника. Складається з теплоти разрушеніякрісталліческой решітки і теплотигідратаціі (або теплотисольватаціі для наведених розчинів), що виділяється в результаті взаємодії молекул розчинника з молекулами або іонами речовини, що розчиняється з утворенням сполук змінного складу - гідратів (сольватов). Руйнування кристалічної решітки, як правило, ендотермічний процес - ΔHреш> 0, а гідратація іонів - екзотермічний, ΔHгідр <0. В зависимости от соотношения значений ΔHреш и ΔHгидр энтальпия растворения может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Так растворение кристаллическогогидроксида калия сопровождается выделением тепла:

Під ентальпії гідратації - ΔHгідр. розуміється теплота, яка виділяється при переході 1 моля іонів з вакууму в розчин.

Стандартна ентальпія нейтралізації

Стандартна ентальпія нейтралізації - ΔHнейтр про ентальпія реакції взаємодії сильних кислот і основ з утворенням 1 благаючи води при стандартних умовах:

HCl + NaOH = NaCl + H2 O

H + + OH - = H2 O, ΔHнейтр ° = -55,9 кДж / моль

Стандартна ентальпія нейтралізації для концентрованих розчинів сильних електролітів залежить від концентрації іонів, внаслідок зміни значення ΔHгідратаціі ° іонів при розведенні.