ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი

თერმული ეფექტითერმოდინამიკურად გამოთავისუფლებული ან შეიწოვება სითბო. სისტემა, როდესაც მასში ქიმიური ნივთიერება მიედინება. რაიონები. იგი განისაზღვრება იმ პირობით, რომ სისტემა არ ასრულებს რაიმე სამუშაოს (გარდა შესაძლო გაფართოების სამუშაოებისა), და t-ry და პროდუქტები თანაბარია. ვინაიდან სითბო არ არის სახელმწიფო ფუნქცია, ე.ი. სახელმწიფოებს შორის გადასვლისას დამოკიდებულია გარდამავალ გზაზე, მაშინ ზოგად შემთხვევაში თერმული ეფექტი ვერ იქნება კონკრეტული რაიონის მახასიათებელი. ორ შემთხვევაში, სითბოს უსასრულოდ მცირე რაოდენობა (ელემენტარული სითბო) d Q ემთხვევა მდგომარეობის ფუნქციის მთლიან დიფერენციალს: მუდმივი მოცულობით d Q = = dU (U არის სისტემის შიდა ენერგია) და მუდმივთან d Q = dH (H - სისტემის ენთალპია).

თერმული ეფექტის ორი ტიპი პრაქტიკულად მნიშვნელოვანია: იზოთერმულ-იზობარული (მუდმივი T და p ტემპერატურაზე) და იზოთერმული-იზოქორული (მუდმივი T და V მოცულობის დროს). არსებობს დიფერენციალური და ინტეგრალური თერმული ეფექტები. დიფერენციალური თერმული ეფექტი განისაზღვრება გამონათქვამებით:

სადაც u i, h i -resp. ნაწილობრივი მოლარული ექსტრა. ენერგია და ;<0 для ); x = (n i - n i 0)/v i ,-хим. переменная, определяющая состав системы в любой момент протекания р-ции (n i и n i0 - числа i-го компонента в данный момент времени и в начале хим. превращения соотв.). Размерность дифференциального v i -სტოქიომეტრიული კოეფიციენტი (v i > 0 პროდუქტებისთვის, v iთერმული ეფექტი

რეაქცია-კჯ/. თუ u T,V, h T,p > 0, r-tion ეწოდება. ენდოთერმული, ეფექტის საპირისპირო ნიშნით - ეგზოთერმული. ორი სახის ეფექტი დაკავშირებულია: მოცემულია თერმული ეფექტის ტემპერატურული დამოკიდებულება, რომლის გამოყენება, მკაცრად რომ ვთქვათ, მოითხოვს ხსნარში მონაწილე ყველა ნივთიერების ნაწილობრივი მოლარების ცოდნას, მაგრამ უმეტეს შემთხვევაში ეს რაოდენობები უცნობია. ვინაიდან ჩაედინება მდინარეებისთვისდა სხვა თერმოდინამიკურად არაიდეალურ გარემოში, თერმული ეფექტები, ისევე როგორც სხვები, მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული სისტემის შემადგენლობაზე და ექსპერიმენტზე. პირობებში, შემუშავებულია მიდგომა, რომელიც ხელს უწყობს სხვადასხვა უბნების შედარებას და თერმული ეფექტების ტაქსონომიას. ამ მიზანს ემსახურება სტანდარტული თერმული ეფექტის კონცეფცია (აღნიშნული).სტანდარტში ვგულისხმობთ თერმულ ეფექტს (ხშირად ჰიპოთეტურად) იმ პირობებში, როდესაც რაიონში მონაწილე ყველა სუბიექტი იმყოფება მოცემულ პირობებში. დიფერენციალური და ინტეგრალური სტანდარტული თერმული ეფექტები ყოველთვის რიცხობრივად იგივეა. სტანდარტული თერმული ეფექტი შეიძლება ადვილად გამოითვალოს ფორმირების სტანდარტული სითბოს ან წვის სითბოს ცხრილების გამოყენებით (იხ. ქვემოთ). არაიდეალური მედიისთვის, არსებობს დიდი შეუსაბამობა რეალურად გაზომილ და სტანდარტულ თერმოეფექტებს შორის, რაც მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული თერმოდინამიკური გამოთვლების დროს თერმოეფექტების გამოყენებისას. მაგალითად, ტუტე დიაცეტიმიდისთვის [(CH 3 CO) 2 NH (სოლ) + H 2 O (ლ) = CH 3 SOKH 2 (სოლ) + CH 3 COOH (ლ) +] 0,8 ნ-ში. NaOH ხსნარი წყალში (58% წონით) 298 K გაზომილი თერმული ეფექტი DH 1 = - 52,3 კჯ/. ამავე უბნისთვის სტანდარტულ პირობებში მიიღეს = - 18,11 კჯ/.

ძალიან ბევრს ნიშნავს. განსხვავება აიხსნება ნივთიერების თანმხლები თერმული ეფექტებით მითითებულ ხსნარში (სითბო). მყარი, თხევადი ძმარმჟავა და სითბო ტოლია, შესაბამისად: D H 2 = 13,60; D H 3 = - 48,62; D H 4 = - 0,83 kJ/, ასე რომ = D H 1 - D H 2 - D H 3 + D H 4. მაგალითის ხედიდან

მაგრამ რომ თერმული ეფექტების შესწავლისას მნიშვნელოვანია თანმხლები ფიზიკურ-ქიმიური თერმული ეფექტის გაზომვა. პროცესები. თერმული ეფექტების შესწავლა ძალიან მნიშვნელოვანი ამოცანაა. ძირითადი მოდით ექსპერიმენტი მეთოდი - კალორიმეტრია. თანამედროვედა ნივთიერების წვის სიცხე სუფთა სახით უმაღლესი ელემენტების წარმოქმნით, რომელთაგან შედგება ნივთიერება. ეს თერმული ეფექტები მიყვანილია სტანდარტულ პირობებში და ჩამოთვლილია ცხრილებში. მათი დახმარებით ადვილია ნებისმიერი თერმული ეფექტის გამოთვლა; ის უდრის ალგებრულს. პროცესში ჩართული ყველა ნივთიერების წარმოქმნის ან წვის სითბოს ჯამი:

ტაბულური მნიშვნელობების გამოყენება საშუალებას იძლევაგამოთვალეთ თერმული ეფექტები მრავლობითი. ათასი რუბლი, თუმცა ეს ფასეულობები თავად ცნობილია მხოლოდ რამდენიმესთვის. ათასი კავშირი. გაანგარიშების ეს მეთოდი შეუფერებელია, თუმცა მცირე თერმული ეფექტის მქონე უბნებისთვის, რადგან გამოთვლილი მცირე მნიშვნელობა მიღებულია ალგებრულად.

თანხა რამდენიმე დიდი მნიშვნელობები, ხასიათდება შეცდომით, კიდეები აბს. შეიძლება აღემატებოდეს თერმული ეფექტი. თერმული ეფექტების გაანგარიშება რაოდენობების გამოყენებით

იქიდან გამომდინარე, რომ არსებობს სახელმწიფო ფუნქცია. ეს შესაძლებელს ხდის თერმოქიმიური სისტემების შედგენას. განტოლება საჭირო ხსნარის თერმული ეფექტის დასადგენად (იხ.). სტანდარტული თერმული ეფექტები თითქმის ყოველთვის გამოითვლება.

ზემოთ განხილული მეთოდის გარდა, თერმული ეფექტების გაანგარიშება ხორციელდება ტემპერატურის დამოკიდებულების გამოყენებით. ისევე როგორც ადამიანის ერთ-ერთი ფიზიკური მახასიათებელია ფიზიკური ძალა, ნებისმიერი ქიმიური ბმის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია კავშირის სიმტკიცე, ე.ი. მისი ენერგია.შეგახსენებთ, რომ ქიმიური ბმის ენერგია არის ენერგია, რომელიც გამოიყოფა ქიმიური ბმის წარმოქმნის დროს ან ენერგია, რომელიც უნდა დაიხარჯოს ამ ბმის განადგურებისთვის.

ზოგადად ქიმიური რეაქცია არის ერთი ნივთიერების მეორეში გადაქცევა. ამიტომ, დროს

ქიმიური რეაქცია ზოგიერთი ობლიგაცია იშლება და სხვები წარმოიქმნება, ე.ი. ენერგიის გარდაქმნა.

ფიზიკის ფუნდამენტური კანონი ამბობს, რომ ენერგია არ ჩნდება არაფრიდან და არ ქრება უკვალოდ, არამედ მხოლოდ ერთი ფორმიდან მეორეში გადადის. მისი უნივერსალურობის გამო, ეს პრინციპი აშკარად გამოიყენება ქიმიურ რეაქციებზე.

ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი

სითბოს რაოდენობას უწოდებენ< 0) – эндотермической.

თუ სქემატურად გამოვხატავთ რეაქციის ენერგეტიკულ პროფილს, მაშინ ენდოთერმული რეაქციებისთვის პროდუქტები უფრო ენერგიითაა ვიდრე რეაქტორები, ხოლო ეგზოთერმული რეაქციების შემთხვევაში, პირიქით, რეაქციის პროდუქტები უფრო დაბალი ენერგიით (უფრო სტაბილურია), ვიდრე რეაგენტები.

გასაგებია, რომ რაც მეტი ნივთიერება რეაგირებს, მით მეტია გამოთავისუფლებული (ან შთანთქმის) ენერგია, ე.ი. თერმული ეფექტი პირდაპირპროპორციულია ნივთიერების რაოდენობაზე. მაშასადამე, ნივთიერების 1 მოლზე თერმული ეფექტის მიკუთვნება განპირობებულია ჩვენი სურვილით შევადაროთ სხვადასხვა რეაქციების თერმული ეფექტი.

ლექცია 6. თერმოქიმია. ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი მაგალითი 1. როდესაც 8,0 გ სპილენძის(II) ოქსიდი წყალბადით შემცირდა, წარმოიქმნა მეტალის სპილენძი და წყლის ორთქლი და გამოიცა 7,9 კჯ სითბო. გამოთვალეთ სპილენძის(II) ოქსიდის შემცირების რეაქციის თერმული ეფექტი.

გამოსავალი . რეაქციის განტოლება: CuO (მყარი) + H2 (g) = Cu (solv) + H2 O (g) + Q (*)

შევადგინოთ პროპორცია: 0,1 მოლი შემცირებისას – 7,9 კჯ გამოთავისუფლდება 1 მოლი – x კჯ

სად x = + 79 კჯ/მოლი. განტოლება (*) იღებს ფორმას

CuO (მყარი) + H2 (გ) = Cu (მყარი) + H2 O (გ) +79 კჯ

თერმოქიმიური განტოლებაარის ქიმიური რეაქციის განტოლება, რომელიც მიუთითებს რეაქციული ნარევის კომპონენტების (რეაგენტები და პროდუქტები) აგრეგაციის მდგომარეობას და რეაქციის თერმულ ეფექტს.

ამრიგად, ყინულის დნობის ან წყლის აორთქლების მიზნით, საჭიროა გარკვეული რაოდენობის სითბო, ხოლო როდესაც თხევადი წყალი იყინება ან წყლის ორთქლი კონდენსირდება, სითბოს იგივე რაოდენობა გამოიყოფა. ამიტომ წყლიდან გამოსვლისას სიცივეს ვგრძნობთ (სხეულის ზედაპირიდან წყლის აორთქლებას ენერგია სჭირდება), ოფლიანობა კი ბიოლოგიურია. თავდაცვის მექანიზმისხეულის გადახურებისგან. პირიქით, საყინულე ყინავს წყალს და ათბობს მიმდებარე ოთახს, ათავისუფლებს მას ზედმეტ სითბოს.

ეს მაგალითი გვიჩვენებს წყლის აგრეგაციის მდგომარეობის ცვლილების თერმული ეფექტებს. შერწყმის სითბო (0o C-ზე) λ = 3,34×105 ჯ/კგ (ფიზიკა), ან Qpl. = - 6,02 კჯ/მოლი (ქიმია), აორთქლების სითბო (აორთქლება) (100o C-ზე) q = 2,26×106 ჯ/კგ (ფიზიკა) ან კექსი. = - 40,68 კჯ/მოლი (ქიმია).

დნობის

		აორთქლება

არრ. 298.

ლექცია 6. თერმოქიმია. ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი რა თქმა უნდა, სუბლიმაციის პროცესები შესაძლებელია, როდესაც მყარია

გადადის გაზის ფაზაში, გვერდის ავლით თხევადი მდგომარეობისა და დეპონირების (კრისტალიზაციის) პროცესების გაზის ფაზიდან მათთვის ასევე შესაძლებელია თერმული ეფექტის გამოთვლა ან გაზომვა;

გასაგებია, რომ ყველა ნივთიერებას აქვს ქიმიური ბმები, შესაბამისად, ყველა ნივთიერებას აქვს გარკვეული რაოდენობის ენერგია. თუმცა, ერთი ქიმიური რეაქციით ყველა ნივთიერება ერთმანეთში არ შეიძლება გარდაიქმნას. ამიტომ, ჩვენ შევთანხმდით სტანდარტული სახელმწიფოს შემოღებაზე.

ნივთიერების სტანდარტული მდგომარეობა- ეს არის ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა 298 K ტემპერატურაზე, წნევა 1 ატმოსფეროში ყველაზე სტაბილურ ალოტროპულ მოდიფიკაციაში ამ პირობებში.

სტანდარტული პირობები- ეს არის ტემპერატურა 298 K და წნევა 1 ატმოსფერო. სტანდარტული პირობები (სტანდარტული მდგომარეობა) მითითებულია ინდექსით 0.

ნაერთის წარმოქმნის სტანდარტული სითბო არის სტანდარტული მდგომარეობით მიღებული მარტივი ნივთიერებებისგან მოცემული ნაერთის წარმოქმნის ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი. ნაერთის წარმოქმნის სითბო მითითებულია სიმბოლო Q 0 მრავალი ნაერთისთვის, წარმოქმნის სტანდარტული სიცხეები მოცემულია ფიზიკოქიმიური რაოდენობების საცნობარო წიგნებში.

მარტივი ნივთიერებების წარმოქმნის სტანდარტული სიცხეები უდრის 0-ს. მაგალითად, Q0 ნიმუში, 298 (O2, გაზი) = 0, Q0 ნიმუში, 298 (C, მყარი, გრაფიტი) = 0.

მაგალითად . ჩაწერეთ თერმოქიმიური განტოლება სპილენძის(II) სულფატის წარმოქმნისთვის. საცნობარო წიგნიდან Q0 ნიმუში 298 (CuSO4) = 770 კჯ/მოლი.

Cu (მყარი) + S (მყარი) + 2O2 (გ) = CuSO4 (მყარი) + 770 კჯ.

შენიშვნა: თერმოქიმიური განტოლება შეიძლება დაიწეროს ნებისმიერი ნივთიერებისთვის, მაგრამ ეს უნდა გვესმოდეს რეალური ცხოვრებარეაქცია ხდება სრულიად განსხვავებული გზით: ჩამოთვლილი რეაგენტებიდან გაცხელებისას წარმოიქმნება სპილენძის(II) და გოგირდის(IV) ოქსიდები, მაგრამ სპილენძის(II) სულფატი არ წარმოიქმნება. მნიშვნელოვანი დასკვნა: თერმოქიმიური განტოლება არის მოდელი, რომელიც იძლევა გამოთვლების საშუალებას, ის კარგად ემთხვევა სხვა თერმოქიმიურ მონაცემებს, მაგრამ არ უძლებს პრაქტიკულ ტესტირებას (ანუ არ შეუძლია სწორად წინასწარ განსაზღვროს რეაქციის შესაძლებლობა ან შეუძლებლობა).

(B j ) - ∑ a i × Q arr 0 .298 i

ლექცია 6. თერმოქიმია. ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი

დაზუსტება . შეცდომაში რომ არ შეგიყვანოთ, მაშინვე დავამატებ იმ ქიმიურ თერმოდინამიკას შეუძლია რეაქციის შესაძლებლობა/შეუძლებლობის პროგნოზირებათუმცა, ეს მოითხოვს უფრო სერიოზულ „ინსტრუმენტებს“, რომლებიც სცილდება სასკოლო ქიმიის კურსის ფარგლებს. თერმოქიმიური განტოლება ამ ტექნიკებთან შედარებით პირველი ნაბიჯია კეოპსის პირამიდის ფონზე - ამის გარეშე არ შეგიძლია, მაგრამ მაღლა ვერ ამაღლდები.

მაგალითი 2. გამოთვალეთ წყლის კონდენსაციის თერმული ეფექტი, რომლის წონაა 5,8 გ. კონდენსაციის პროცესი აღწერილია თერმოქიმიური განტოლებით H2 O (g.) = H2 O (l.) + Q - კონდენსაცია, როგორც წესი, ეგზოთერმული პროცესია. .

ამიტომ, Q = 37 × 0.32 = 11.84 კჯ.

მე-19 საუკუნეში რუსმა ქიმიკოსმა ჰესმა, რომელმაც შეისწავლა რეაქციების თერმული ეფექტები, ექსპერიმენტულად დაადგინა ენერგიის შენარჩუნების კანონი ქიმიურ რეაქციებთან მიმართებაში – ჰესის კანონი.

ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი არ არის დამოკიდებული პროცესის გზაზე და განისაზღვრება მხოლოდ საბოლოო და საწყისი მდგომარეობების სხვაობით.

ქიმიისა და მათემატიკის თვალსაზრისით, ეს კანონი ნიშნავს, რომ ჩვენ თავისუფლად შეგვიძლია ავირჩიოთ ნებისმიერი „გამოთვლის ტრაექტორია“ პროცესის გამოსათვლელად, რადგან შედეგი მასზე არ არის დამოკიდებული. ამ მიზეზით, ჰესის ძალიან მნიშვნელოვან კანონს აქვს წარმოუდგენლად მნიშვნელოვანი ჰესის კანონის დასკვნა.

ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი ჯამის ტოლირეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის სიცხეებს გამოკლებული რეაგენტების წარმოქმნის სითბოს ჯამი (სტოქიომეტრიული კოეფიციენტების გათვალისწინებით).

გადმოსახედიდან საღი აზრიეს შედეგი შეესაბამება პროცესს, რომლის დროსაც ყველა რეაგენტი პირველად გადაკეთდა მარტივ ნივთიერებებად, რომლებიც შემდეგ ხელახლა იკრიბებოდნენ რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნით.

განტოლების სახით ჰესის კანონის შედეგი ასე გამოიყურება: რეაქციის განტოლება: a 1 A 1 + a 2 A 2 + … + a n A n = b 1 B 1 + b 2 B 2 + … b

ამ შემთხვევაში, a i და b j არის სტოქიომეტრიული კოეფიციენტები, A i არის რეაგენტები, B j არის რეაქციის პროდუქტები.

მაშინ ჰესის კანონის შედეგს აქვს ფორმა Q = ∑ b j × Q arr 0 .298

k Bk + Q

(აი)

ლექცია 6. თერმოქიმია. ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი მრავალი ნივთიერების წარმოქმნის სტანდარტული სითბოს გამო

ა) შეჯამებულია სპეციალურ ცხრილებში ან ბ) შეიძლება განისაზღვროს ექსპერიმენტულად, შემდეგ შესაძლებელი ხდება თერმული ეფექტის პროგნოზირება (გამოთვლა) ძალიან დიდი რაოდენობითრეაქციები საკმაოდ მაღალი სიზუსტით.

მაგალითი 3. (ჰესის კანონის დასკვნა). გამოთვალეთ მეთანის ორთქლის რეფორმირების თერმული ეფექტი, რომელიც ხდება გაზის ფაზაში სტანდარტულ პირობებში:

CH4 (გ) + H2 O (გ) = CO (გ) + 3 H2 (გ)

დაადგინეთ თუ არა ეს რეაქციაეგზოთერმული თუ ენდოთერმული?

გამოსავალი: ჰესის კანონის დასკვნა

Q = 3 Q0			გ) +Q 0		(CO ,g ) -Q 0		G) -Q 0		ო, ზ) - ზოგადი თვალსაზრისით.
	არრ. 298			არრ. 298	არრ. 298		არრ. 298
Q rev0	298 (H 2,g) = 0			მარტივი ნივთიერება სტანდარტულ მდგომარეობაში

საცნობარო წიგნიდან ვხვდებით ნარევის დარჩენილი კომპონენტების წარმოქმნის სითბოს.

		O,g) = 241.8			(CO,g) = 110,5				Г) = 74,6
არრ. 298				არრ. 298			არრ. 298

მნიშვნელობების ჩანაცვლება განტოლებაში

Q = 0 + 110,5 – 74,6 – 241,8 = -205,9 კჯ/მოლი, რეაქცია ძლიერ ენდოთერმულია.

პასუხი: Q = -205,9 კჯ/მოლი, ენდოთერმული

მაგალითი 4. (ჰესის კანონის გამოყენება). რეაქციების ცნობილი სიცხეები

C (მყარი) + ½ O (გ) = CO (გ) + 110,5 კჯ

C (მყარი) + O2 (გ) = CO2 (გ) + 393,5 კჯ იპოვეთ რეაქციის თერმული ეფექტი 2CO (გ) + O2 (გ) = 2CO2 (გ) ხსნარი გაამრავლეთ პირველი და მეორე განტოლება 2-ზე

2C (სოლ.) + O2 (გ.) = 2CO (გ.) + 221 კჯ 2C (გახსნით) + 2O2 (გ.) = 2CO2 (გ.) + 787 კჯ

გამოვაკლოთ პირველი მეორე განტოლებას

O2 (გ) = 2CO2 (გ) + 787 კჯ – 2CO (გ) – 221 კჯ,

2CO (გ) + O2 (გ) = 2CO2 (გ) + 566 კჯ პასუხი: 566 კჯ/მოლი.

შენიშვნა: თერმოქიმიის შესწავლისას განვიხილავთ ქიმიურ რეაქციას გარედან (გარედან). პირიქით, ქიმიური თერმოდინამიკა - მეცნიერება ქიმიური სისტემების ქცევის შესახებ - განიხილავს სისტემას შიგნიდან და მოქმედებს "ენთალპიის" კონცეფციით H, როგორც სისტემის თერმული ენერგია. ენთალპია, ასე რომ

ლექცია 6. თერმოქიმია. ქიმიური რეაქციის თერმულ ეფექტს აქვს იგივე მნიშვნელობა, რაც სითბოს რაოდენობას, მაგრამ აქვს საპირისპირო ნიშანი: თუ ენერგია გამოიყოფა სისტემიდან, გარემოის იღებს და თბება, მაგრამ სისტემა კარგავს ენერგიას.

ლიტერატურა:

1. სახელმძღვანელო, ვ.ვ. ერემინი, ნ.ე. კუზმენკო და სხვები, ქიმია მე-9 კლასი, პუნქტი 19,

2. სასწავლო და მეთოდური სახელმძღვანელო„საფუძვლები ზოგადი ქიმია» ნაწილი 1.

შედგენილია ს.გ. ბარამი, ი.ნ. მირონოვი. - თან წაიღე! შემდეგი სემინარისთვის

3. ა.ვ. მანუილოვმა. ქიმიის საფუძვლები. http://hemi.nsu.ru/index.htm

§9.1 ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი. თერმოქიმიის ძირითადი კანონები.

§9.2** თერმოქიმია (გაგრძელება). ელემენტებისგან ნივთიერების წარმოქმნის სითბო.

ფორმირების სტანდარტული ენთალპია.

ყურადღება!

ჩვენ გადავდივართ გამოთვლების ამოცანების გადაჭრაზე, ამიტომ კალკულატორი ახლა სასურველია ქიმიის სემინარებისთვის.

ნებისმიერ ქიმიურ რეაქციას თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა ან შთანთქმა სითბოს სახით.

სითბოს გამოყოფის ან შთანთქმის საფუძველზე განასხვავებენ ეგზოთერმულიდა ენდოთერმულირეაქციები.

ეგზოთერმულირეაქციები არის რეაქციები, რომლის დროსაც სითბო გამოიყოფა (+Q).

ენდოთერმული რეაქციები არის რეაქციები, რომლის დროსაც სითბო შეიწოვება (-Q).

რეაქციის თერმული ეფექტი (ქ) არის სითბოს რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა ან შეიწოვება გარკვეული რაოდენობის საწყისი რეაგენტების ურთიერთქმედებისას.

თერმოქიმიური განტოლება არის განტოლება, რომელიც განსაზღვრავს ქიმიური რეაქციის თერმულ ეფექტს. მაგალითად, თერმოქიმიური განტოლებებია:

აქვე უნდა აღინიშნოს, რომ თერმოქიმიური განტოლებები აუცილებლად უნდა შეიცავდეს ინფორმაციას რეაგენტებისა და პროდუქტების საერთო მდგომარეობის შესახებ, რადგან თერმული ეფექტის მნიშვნელობა ამაზეა დამოკიდებული.

რეაქციის თერმული ეფექტის გამოთვლები

ტიპიური პრობლემის მაგალითი რეაქციის თერმული ეფექტის დასადგენად:

როდესაც 45 გ გლუკოზა რეაგირებს ჭარბ ჟანგბადთან განტოლების მიხედვით

C 6 H 12 O 6 (მყარი) + 6O 2 (გ) = 6CO 2 (გ) + 6H 2 O (გ) + Q

გამოვიდა 700 კჯ სითბო. განსაზღვრეთ რეაქციის თერმული ეფექტი. (ჩაწერეთ რიცხვი უახლოეს მთელ რიცხვამდე.)

გამოსავალი:

მოდით გამოვთვალოთ გლუკოზის რაოდენობა:

n(C 6 H 12 O 6) = m (C 6 H 12 O 6) / M (C 6 H 12 O 6) = 45 გ / 180 გ/მოლი = 0.25 მოლი

იმათ. როდესაც 0,25 მოლი გლუკოზა ურთიერთქმედებს ჟანგბადთან, გამოიყოფა 700 კჯ სითბო. მდგომარეობაში წარმოდგენილი თერმოქიმიური განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ 1 მოლი გლუკოზის ჟანგბადთან ურთიერთქმედება წარმოქმნის სითბოს რაოდენობას, რომელიც ტოლია Q-ს (რეაქციის თერმული ეფექტი). მაშინ სწორია შემდეგი პროპორცია:

0,25 მოლი გლუკოზა - 700 კჯ

1 მოლი გლუკოზა - ქ

ამ პროპორციიდან გამომდინარეობს შესაბამისი განტოლება:

0.25 / 1 = 700 / Q

რომლის ამოხსნით ვხვდებით, რომ:

ამრიგად, რეაქციის თერმული ეფექტი არის 2800 კჯ.

გამოთვლები თერმოქიმიური განტოლებების გამოყენებით

ბევრად უფრო ხშირად, ერთიანი სახელმწიფო საგამოცდო დავალებებითერმოქიმიაში თერმული ეფექტის მნიშვნელობა უკვე ცნობილია, რადგან მდგომარეობა იძლევა სრულ თერმოქიმიურ განტოლებას.

ამ შემთხვევაში აუცილებელია გამოვთვალოთ ან გამოთავისუფლებული/შეწოვილი სითბოს რაოდენობა რეაგენტის ან პროდუქტის ცნობილი რაოდენობით, ან, პირიქით, ცნობილი ღირებულებასითბოს, საჭიროა რეაქციის ნებისმიერი მონაწილის ნივთიერების მასის, მოცულობის ან რაოდენობის განსაზღვრა.

მაგალითი 1

თერმოქიმიური რეაქციის განტოლების მიხედვით

3Fe 3 O 4 (ტვ.) + 8Al (ტვ.) = 9Fe (ტვ.) + 4Al 2 O 3 (ტელევიზია) + 3330 კჯ

ჩამოყალიბდა 68 გ ალუმინის ოქსიდი. რამდენი სითბო გამოვიდა? (ჩაწერეთ რიცხვი უახლოეს მთელ რიცხვამდე.)

გამოსავალი

მოდით გამოვთვალოთ ალუმინის ოქსიდის ნივთიერების რაოდენობა:

n(Al 2 O 3) = m (Al 2 O 3) / M (Al 2 O 3) = 68 გ / 102 გ/მოლი = 0,667 მოლი

რეაქციის თერმოქიმიური განტოლების შესაბამისად, როდესაც წარმოიქმნება 4 მოლი ალუმინის ოქსიდი, გამოიყოფა 3330 კჯ. ჩვენს შემთხვევაში წარმოიქმნება 0,6667 მოლი ალუმინის ოქსიდი. ამ შემთხვევაში გამოთავისუფლებული სითბოს რაოდენობა x kJ-ით აღვნიშნავთ, ვქმნით პროპორციას:

4 მოლი Al 2 O 3 - 3330 კჯ

0,667 მოლი Al 2 O 3 - x kJ

ეს პროპორცია შეესაბამება განტოლებას:

4 / 0.6667 = 3330 / x

რომლის ამოხსნით ვხვდებით, რომ x = 555 კჯ

იმათ. როდესაც თერმოქიმიური განტოლების შესაბამისად წარმოიქმნება 68 გ ალუმინის ოქსიდი, გამოიყოფა 555 კჯ სითბო.

მაგალითი 2

რეაქციის შედეგად, რომლის თერმოქიმიური განტოლება

4FeS 2 (ტვ.) + 11O 2 (გ) = 8SO 2 (გ) + 2Fe 2 O 3 (ტვ.) + 3310 კჯ

გამოვიდა 1655 კჯ სითბო. განსაზღვრეთ გამოთავისუფლებული გოგირდის დიოქსიდის მოცულობა (ლ). (ჩაწერეთ რიცხვი უახლოეს მთელ რიცხვამდე.)

გამოსავალი

რეაქციის თერმოქიმიური განტოლების შესაბამისად, როდესაც წარმოიქმნება 8 მოლი SO 2, გამოიყოფა 3310 კჯ სითბო. ჩვენს შემთხვევაში გამოიცა 1655 კჯ სითბო. ამ შემთხვევაში წარმოქმნილი SO 2-ის რაოდენობა იყოს x მოლი. მაშინ შემდეგი პროპორცია სამართლიანია:

8 მოლი SO 2 - 3310 კჯ

x mol SO 2 - 1655 კჯ

საიდანაც გამოდის განტოლება:

8 / x = 3310 / 1655 წ

რომლის ამოხსნით ვხვდებით, რომ:

ამრიგად, ამ შემთხვევაში წარმოქმნილი SO 2 ნივთიერების რაოდენობა არის 4 მოლი. ამრიგად, მისი მოცულობა უდრის:

V(SO 2) = V m ∙ n(SO 2) = 22,4 ლ/მოლი ∙ 4 მოლი = 89,6 ლ ≈ 90 ლ(დამრგვალებულია მთელ რიცხვებამდე, რადგან ეს აუცილებელია ამ მდგომარეობაში.)

უფრო გაანალიზებული პრობლემები ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტის შესახებ შეიძლება მოიძებნოს.

რეაქციის თერმული ეფექტი სითბოს რაოდენობა, რომელიც გამოიყოფა ან შეიწოვება სისტემის მიერ ქიმიური რეაქციის შედეგად. ეს შეიძლება იყოს H (P,T = const) ან U (V,T = const).

თუ რეაქციის შედეგად სითბო გამოიყოფა, ე.ი. სისტემის ენთალპია მცირდება (  ნ 0 ), მაშინ რეაქცია ეწოდება ეგზოთერმული.

რეაქციები, რომელსაც თან ახლავს სითბოს შთანთქმა, ე.ი. სისტემის გაზრდილი ენთალპიით (  ნ 0), ეძახიან ე დოთერმული.

სხვა მდგომარეობის ფუნქციების მსგავსად, ენთალპია დამოკიდებულია ნივთიერების რაოდენობაზე, ამიტომ იგი მასშტაბირებულია (  ნ)ჩვეულებრივ მოიხსენიება 1 მოლი ნივთიერება და გამოხატულია კჯ/მოლში.

როგორც წესი, სისტემის ფუნქციები განისაზღვრება სტანდარტული პირობები, რომელიც სტანდარტული მდგომარეობის პარამეტრების გარდა მოიცავს სტანდარტულ ტემპერატურას T = 298,15 K (25C). ტემპერატურა ხშირად მითითებულია, როგორც ხელმოწერა ().

5.3. თერმოქიმიური განტოლებები

თერმოქიმიური რეაქციის განტოლებები განტოლებები, რომლებიც მიუთითებენ ნივთიერებების თერმულ ეფექტზე, რეაქციის პირობებსა და აგრეგატურ მდგომარეობებზე. ჩვეულებრივ, რეაქციის ენთალპია მითითებულია როგორც თერმული ეფექტი. მაგალითად,

C (გრაფიტი) + O 2 (გაზი) = CO 2 (გაზი), H 0 298 = -396 კჯ.

თერმული ეფექტი შეიძლება ჩაიწეროს რეაქციის განტოლებაში:

C (გრაფიტი) + O 2 (გაზი) = CO 2 (გაზი) + 396 კჯ.

ქიმიურ თერმოდინამიკაში უფრო ხშირად გამოიყენება აღნიშვნის პირველი ფორმა.

თერმოქიმიური განტოლებების თავისებურებები.

1. თერმული ეფექტი დამოკიდებულია რეაგენტის მასაზე, პო-

ამიტომ, ის ჩვეულებრივ გამოითვლება ნივთიერების მოლზე. ამ მხრივ, თერმოქიმიურ განტოლებებში შეიძლება გამოვიყენოთ წილადის შანსები. მაგალითად, ერთი მოლი წყალბადის ქლორიდის წარმოქმნის შემთხვევაში, თერმოქიმიური განტოლება იწერება შემდეგნაირად:

½H 2 + ½Cl 2 = HCl, H 0 298 = 92 კჯ

ან H 2 + Cl 2 = 2HCl, H 0 298 = –184 kJ.

2. თერმული ეფექტი დამოკიდებულია რეაგენტების აგრეგაციის მდგომარეობაზე; ის თერმოქიმიურ განტოლებებში მითითებულია ინდექსებით: და სითხე, გ- აირისებრი, თ მძიმე ან -კრისტალური, რ- დაიშალა.

მაგალითად: H 2 + ½ O 2 = H 2 O (l), H 0 298 = -285,8 კჯ.

H 2 + ½ O 2 = H 2 O (g), H 0 298 = 241,8 კჯ.

3. თქვენ შეგიძლიათ შეასრულოთ ალგებრული მოქმედებები თერმოქიმიური განტოლებებით (ისინი შეიძლება დაემატოს, გამოკლდეს, გამრავლდეს ნებისმიერ კოეფიციენტზე თერმოეფექტთან ერთად).

თერმოქიმიური განტოლებები უფრო სრულად, ვიდრე ჩვეულებრივი, ასახავს რეაქციის დროს მომხდარ ცვლილებებს - ისინი აჩვენებენ არა მხოლოდ რეაგენტებისა და პროდუქტების ხარისხობრივ და რაოდენობრივ შემადგენლობას, არამედ რაოდენობრივ ენერგიის გარდაქმნებს, რომლებიც თან ახლავს ამ რეაქციას.

5.4. ჰესის კანონი და მისი შედეგები

თერმოქიმიური გამოთვლები ეფუძნება რუსი მეცნიერის G.I. Hess-ის (1841) მიერ აღმოჩენილ კანონს. მისი არსი შემდეგია: ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი დამოკიდებულია მხოლოდ სისტემის საწყის და საბოლოო მდგომარეობაზე, მაგრამ არ არის დამოკიდებული პროცესის სიჩქარეზე და გზაზე, ანუ შუალედური ეტაპების რაოდენობაზე. ეს ნიშნავს, რომ თერმოქიმიური რეაქციები შეიძლება დაემატოს მათ თერმულ ეფექტს. მაგალითად, ნახშირბადისა და ჟანგბადისგან CO 2-ის წარმოქმნა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი სქემით:

C+O 2  H 1 CO 2 1. C (გრაფ.) + O 2 (გ) = CO 2 (გ), H 0 1 = -396 კჯ.

2. C (გრაფ.) + 1/2O 2 (გ) = CO (გ), H 0 2 = X kJ.

Н 2 Н 3

3. CO (გ) + 1/2O 2 (გ) = CO 2 (გ), H 0 3 = 285,5 კჯ.

CO +½ შესახებ 2

სამივე ეს პროცესი ფართოდ გამოიყენება პრაქტიკაში. როგორც ცნობილია, CO 2 წარმოქმნის (H 1) და CO წვის (H 3) თერმული ეფექტი განისაზღვრება ექსპერიმენტულად. CO (H 2) წარმოქმნის თერმული ეფექტი ექსპერიმენტულად ვერ იზომება, ვინაიდან ნახშირბადის წვისას ჟანგბადის ნაკლებობის პირობებში წარმოიქმნება CO და CO 2 ნარევი. მაგრამ მარტივი ნივთიერებებისგან CO-ს წარმოქმნის რეაქციის ენთალპია შეიძლება გამოითვალოს.

ჰესის კანონიდან გამომდინარეობს, რომ H 0 1 = H 0 2 + H 0 3. აქედან გამომდინარე,

H 0 2 = H 0 1  H 0 3 = 396  (285,5) = 110,5 (კჯ) - ეს არის ნამდვილი მნიშვნელობა

ამრიგად, ჰესის კანონის გამოყენებით, შესაძლებელია ვიპოვოთ რეაქციების სითბო, რომლის დადგენა ექსპერიმენტულად შეუძლებელია.

თერმოქიმიურ გამოთვლებში ფართოდ გამოიყენება ჰესის კანონის ორი შედეგი. პირველის მიხედვით, რეაქციის თერმული ეფექტი უდრის რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის ენთალპიების ჯამს გამოკლებული საწყისი ნივთიერებების (რეაგენტების) წარმოქმნის ენთალპიების ჯამს.

ნ 0 სთ. =  ნ პროდ ·  ჰ 0 ƒ პროდ -  ნ ref ·  ნ 0 ƒ რეაგენტები ,

სადაც n არის ნივთიერების რაოდენობა; Н 0 ƒ  ნივთიერების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია (სითბო).

მარტივი ნივთიერებებისგან 1 მოლი რთული ნივთიერების წარმოქმნის რეაქციის თერმულ ეფექტს, რომელიც განისაზღვრება სტანდარტულ პირობებში, ეწოდება ამ ნივთიერების წარმოქმნის სტანდარტული ენთალპია (H 0 გამოსახულება ან H 0 ƒ კჯ/მოლი).

ვინაიდან ნივთიერების აბსოლუტური ენთალპიის დადგენა შეუძლებელია, გაზომვებისა და გამოთვლებისთვის საჭიროა განისაზღვროს საცნობარო წერტილი, ანუ სისტემა და პირობები, რომლებისთვისაც მიღებულია მნიშვნელობა. : H = 0. თერმოდინამიკაში მარტივი ნივთიერებების მდგომარეობები მათი ყველაზე სტაბილური ფორმებით აღებულია, როგორც საცნობარო წერტილი ნორმალური პირობები- სტანდარტულ მდგომარეობაში.

მაგალითად: H 0 ƒ (O 2) = 0, მაგრამ H 0 ƒ (O 3) = 142,3 კჯ/მოლი. ფორმირების სტანდარტული ენთალპიები განისაზღვრება მრავალი ნივთიერებისთვის და ჩამოთვლილია საცნობარო წიგნებში (ცხრილი 5.1).

ზოგადად, aA + bB = cC + dD რეაქციისთვის, ენთალპია, პირველი დასკვნის მიხედვით, განისაზღვრება განტოლებით:

სთ 0 298 სთ. = (cН 0 ƒ, C + dН 0 ƒ, E)  (аH 0 ƒ, A + вH 0 ƒ, B).

ჰესის კანონის მეორე შედეგი ეხება ორგანულ ნივთიერებებს. ორგანული ნივთიერებების შემცველი რეაქციის თერმული ეფექტი უდრის რეაგენტების წვის სითბოს ჯამს მინუს პროდუქტების წვის სიცხეები.

ამ შემთხვევაში, წვის სითბო განისაზღვრება სრულის ვარაუდით

წვა: ნახშირბადი იჟანგება CO 2-მდე, წყალბადი - H 2 O, აზოტი - N 2.

ელემენტების დაჟანგვის რეაქციის თერმული ეფექტი, რომლებიც ქმნიან ნივთიერებას ჟანგბადით, უმაღლესი ოქსიდების წარმოქმნას ე.წ. ამ ნივთიერების წვის სითბო(H 0 სგ.). ამ შემთხვევაში აშკარაა, რომ O 2, CO 2, H 2 O, N 2 წვის სიცხეები აღებულია ნულის ტოლი.

ცხრილი 5.1

ზოგიერთი ნივთიერების თერმოდინამიკური მუდმივები

ნივთიერება	Н 0 f, 298, კჯ/მოლ	S 0 298, ჯ/მოლK	G 0 f, 298, კჯ/მოლ	ნივთიერება	Н 0 f, 298, კჯ/მოლ	ჯ/მოლK	G 0 f, 298,
C (გრაფიტი)

მაგალითად, ეთანოლის გათბობის ღირებულება

C 2 H 5 OH (l) + 3O 2 = 2CO 2 + 3H 2 O (გ)

სთ 0 სთ. = Н 0 сг (C 2 H 5 OH) = 2Н 0 ƒ, (CO 2) + 3Н 0 ƒ, (H 2 O)  Н 0 ƒ, (C 2 H 5 OH).

Н 0 сг (C 2 H 5 OH) = 2(393.5) + 3(241.8) – (277.7) = 1234.7 კჯ/მოლი.

კალორიული ღირებულებები ასევე მოცემულია საცნობარო წიგნებში.

მაგალითი 1.განსაზღვრეთ ეთანოლის დეჰიდრატაციის რეაქციის თერმული ეფექტი თუ

H 0 sg (C 2 H 4) =1422.8 H 0 sg (H 2 O) = 0;

Н 0 сг (C 2 H 5 OH) = -1234.7 (კჯ/მოლი).გამოსავალი.

დავწეროთ რეაქცია: C 2 H 5 OH (l) = C 2 H 4 + H 2 O.

მეორე დასკვნის მიხედვით, ჩვენ განვსაზღვრავთ რეაქციის თერმულ ეფექტს წვის სიცხეებიდან, რომლებიც მოცემულია საცნობარო წიგნში:

H 0 298 x.p = H 0 sg (C 2 H 5 OH)  H 0 sg (C 2 H 4)  H 0 sg (H 2 O) =

1234.7 + 1422.8 = 188.1 კჯ/მოლ. თერმული თვისებების დახასიათების ტექნოლოგიაშიცალკეული სახეობები საწვავი ჩვეულებრივ იყენებს მათ

კალორიული ღირებულება.კალორიული ღირებულება

საწვავს ეწოდება თერმული ეფექტი, რომელიც შეესაბამება მასის ერთეულის წვას (1 კგ) მყარი და თხევადი საწვავისთვის ან მოცულობის ერთეული (1 მ 3) აირისებრი საწვავისთვის (ცხრილი 5.2).

ცხრილი 5.2

ზოგიერთის კალორიულობა და შემადგენლობა

				საერთო საწვავი
			კალორიული ღირებულება,
ჟანგბადი
ანტრაციტი *
უძველესი
ქვანახშირი

ბუნება

გაზი ნედლი ნავთობი*ანტრაციტი არის მყარი ნახშირი ნახშირბადის მაქსიმალური შემცველობით (94-96%).

წყალბადი არის მომავლის ენერგიის, ტრანსპორტისა და ტექნოლოგიის ყველაზე ეფექტური ქიმიური ენერგიის გადამზიდავი, რადგან მას აქვს ძალიან მაღალი კალორიული ღირებულება (ცხრილი 4.2), ტრანსპორტირებადი შედარებით მარტივია და მისი წვის შედეგად წარმოიქმნება მხოლოდ წყალი, ე.ი. ეს არის "სუფთა" საწვავი და არ იწვევს ჰაერის დაბინძურებას. თუმცა, მის ფართო გამოყენებას, როგორც ენერგიის წყაროს, ხელს უშლის ბუნებაში წყალბადის ძალიან დაბალი შემცველობით თავისუფალ მდგომარეობაში.

უმეტესობაწყალბადი წარმოიქმნება წყლის ან ნახშირწყალბადების დაშლის შედეგად. თუმცა, ასეთი დაშლა მოითხოვს დიდ ენერგიას და პრაქტიკაში, თერმული დანაკარგების გამო, საჭიროა წყალბადის წარმოებისთვის მეტი ენერგიის დახარჯვა, ვიდრე ამის შემდეგ შეიძლება მიიღოთ. სამომავლოდ, თუ შესაძლებელი იქნება ენერგიის დიდი და იაფი წყაროების შექმნა (მაგალითად, ბირთვული ან მზის ენერგიის წარმოების ტექნოლოგიის განვითარების შედეგად), მისი ნაწილი წყალბადის წარმოებას მოხმარდება. ბევრი მეცნიერი დარწმუნებულია, რომ მომავლის ენერგია წყალბადის ენერგიაა.

ჰესის კანონისა და მისი შედეგების გამოყენებით, შესაძლებელია მრავალი სიდიდის დადგენა, მათ შორის ექსპერიმენტულად არ განსაზღვრული, თუ უცნობი სიდიდის შესაბამისი რეაქციის მიღება შესაძლებელია ცნობილი მახასიათებლების მქონე სხვა რეაქციების დამატებით.მაგალითი 2.

1) H 2 +½O 2 = H 2 O (l);H 0 f (H 2 O) = -286 კჯ/მოლი;

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O (l);H 0 2

H 0 2 = H 0 ƒ, (CO 2) + 2H 0 ƒ, (H 2 0)H 0 ƒ, (CH 4) =3932. 286 + 75 =890 კჯ/მოლი.

1 მ 3 გაზი შეიცავს 600 ლიტრ H 2 და 400 ლიტრი CH 4, რაც არის H 2 და CH 4. გაზის კალორიული ღირებულება იქნება:

კჯ/მ3.

მაგალითი 3. 5.1 ცხრილის მონაცემების გამოყენებით გამოთვალეთ ეთილენის წვის რეაქციის თერმული ეფექტი: C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O (g).

Н 0 сг (C 2 H 5 OH) = -1234.7 (კჯ/მოლი).ცხრილიდან 5.1 ჩვენ ვწერთ რეაქციაში მონაწილე ნივთიერებების წარმოქმნის ენთალპიების მნიშვნელობებს (კჯ/მოლში):

H 0 ƒ, co 2 =393.5;H 0 ƒ, s 2 n 4 = 52.3;H 0 ƒ, n 2 o =241.8.

(შეგახსენებთ, რომ მარტივი ნივთიერებების წარმოქმნის ენთალპია ნულის ტოლია.)

ჰესის კანონის (4.4) დასკვნის მიხედვით:

H 0 298 x.r =n კონსტ · Н 0 ƒ , გაგრძელება n ref · N 0 ƒ , ref = 2N 0 ƒ , с 2 + 2Н 0 ƒ , р 2 оН 0 ƒ , с 2 Н 4 =

2.

(393.5) + 2 . (241.8)52.3 =1322.9 კჯ.მაგალითი 4.

რეაქციის თერმული ეფექტის საფუძველზე

3CaO (t) + P 2 O 5 (t) = Ca 3 (PO 4) 2 (t),H 0 =739 kJ,

Н 0 сг (C 2 H 5 OH) = -1234.7 (კჯ/მოლი).განსაზღვრავს კალციუმის ორთოფოსფატის წარმოქმნის ენთალპიას.

ჰესის კანონის დასკვნის მიხედვით:

H 0 298 х.р =Н 0 ƒ, Ca 3 (PO 4) 2 (3Н 0 ƒ, CaO + Н 0 ƒ, P 2 O 5).

მაგიდიდან 4.1: H 0 ƒ, (CaO) =635.5;H 0 ƒ, (P 2 O 5) =1492 (კჯ/მოლი).

H 0 ƒ, Ca 3 (PO 4) 2 =739 + 3. (635.5)1492 =4137.5 კჯ/მოლ.მაგალითი 5.

Н 0 сг (C 2 H 5 OH) = -1234.7 (კჯ/მოლი).დაწერეთ თერმოქიმიური განტოლება მყარი გოგირდის წვის რეაქციისთვის N 2 O-ში, თუ ცნობილია, რომ 16 გ გოგირდის წვის შედეგად გამოიყოფა 66,9 კჯ სითბო (ვარაუდობენ, რომ სითბოს გაზომვისას პროდუქტების ტემპერატურა მცირდება რეაგენტების ტემპერატურა, ტოლია 298 K).

თერმოქიმიური განტოლების დასაწერად, თქვენ უნდა გამოთვალოთ რეაქციის თერმული ეფექტი:

S (t) + 2N 2 O (g) = SO 2 (g) + 2N 2 (g) ;H 0 = X kJ.

პრობლემის პირობების მიხედვით ცნობილია, რომ 16 გ გოგირდის წვისას გამოიყოფა 66,9 კჯ, რეაქციაში კი 32 გ გოგირდი მონაწილეობს. მოდით გავაკეთოთ პროპორცია:

16 გ 66,9 კჯ

32გ X კჯ X = 133,8 კჯ.

ამრიგად, თერმოქიმიური განტოლება იწერება შემდეგნაირად:

S (t) + 2N 2 O (გ) = SO 2 (გ) + 2N 2 (გ) ,H 0 x..r. =133,8 კჯ.

(რადგან სითბო გამოიყოფა, რეაქცია ეგზოთერმულია, H 0 0).მაგალითი 6.

Н 0 сг (C 2 H 5 OH) = -1234.7 (კჯ/მოლი).რა რაოდენობის სითბო გამოიყოფა 5,6 ლიტრი წყალბადის ქლორთან შერწყმისას (n.o.), თუ წყალბადის ქლორიდის წარმოქმნის ენთალპია უდრის -91,8 კჯ/მოლს (პროდუქტებისა და რეაგენტების ტემპერატურა 25C).

H 0 ƒ , (HCl) = -91,8 კჯ/მოლი, ეს ნიშნავს, რომ როდესაც ერთი მოლი HCl წარმოიქმნება მარტივი ნივთიერებებისგან, გამოიყოფა 91,8 კჯ სითბო, რაც შეესაბამება თერმოქიმიურ განტოლებას:

განტოლებიდან ირკვევა, რომ 1 მოლი HCl-ის მისაღებად იხარჯება 0,5 მოლი H 2, ანუ 0,5·22,4 ლ = 11,2 ლ. მოდით გავაკეთოთ პროპორცია:

11,2 ლ 91,8 კჯ

5,6 ლ XX= 45,19 კჯ.

პასუხი: გამოიყოფა 45,19 კჯ სითბო.

მაგალითი 7.განსაზღვრეთ რკინის (III) ოქსიდის წარმოქმნის ენთალპია სამი თერმოქიმიური განტოლების საფუძველზე (არ გამოიყენოთ საცნობარო წიგნი):

Fe 2 O 3 + 3CO = 2Fe + 3CO 2, H 0 1 = 26,5 კჯ;

C (გრაფიტი) +½O 2 = CO,H 0 2 =110.4 kJ;

CO 2 = C (გრაფიტი) + O 2,H 0 3 = + 393.3 კჯ.

გამოსავალი:მოდით დავწეროთ განტოლება, რომლის თერმული ეფექტი უნდა განისაზღვროს:

4Fe + 3O 2 = 2Fe 2 O 3; H 0 4 = 2X კჯ.

პირველი სამი განტოლებიდან მეოთხე რომ მიიღოთ, თქვენ უნდა გაამრავლოთ განტოლება 1) (2), ხოლო განტოლებები 2) და 3) (6)-ზე და დაამატოთ:

1) 4Fe + 6CO 2 = 2Fe 2 O 3 + 6CO, H 0 1 = 2·(+26,5) კჯ;

2) 6CO = 6C (გრაფიტი) + 3O 2,H 0 2 = 6·(+110.4) კჯ;

3) 6C (გრაფიტი) + 6O 2 = 6CO 2 ,H 0 3 = 6·(393.3) კჯ;

H 0 4 = 2H 0 1 + 6H 0 2 + 6H 0 3 = +53 + 662.42359.8 =1644.4 კჯ.

აქედან გამომდინარე H 0 ƒ (Fe 2 O 3) =822.2 კჯ/მოლი.

შესავალი

ქიმიური რეაქციების თერმული ეფექტები აუცილებელია მრავალი ტექნიკური გამოთვლებისთვის. ისინი ფართო გამოყენებას პოულობენ მრავალ ინდუსტრიაში, ისევე როგორც სამხედრო განვითარებაში.

ამის მიზანი კურსის მუშაობაარის თერმული ეფექტის პრაქტიკული გამოყენების შესწავლა. ჩვენ განვიხილავთ მისი გამოყენების რამდენიმე ვარიანტს და გავარკვევთ, რამდენად მნიშვნელოვანია ქიმიური რეაქციების თერმული ეფექტების გამოყენება თანამედროვე ტექნოლოგიების განვითარებაში.

ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი

თითოეული ნივთიერება ინახავს ენერგიის გარკვეულ რაოდენობას. ნივთიერებების ამ თვისებას ვხვდებით უკვე საუზმეზე, ლანჩზე ან ვახშამზე, რადგან საკვები საშუალებას აძლევს ჩვენს ორგანიზმს გამოიყენოს ენერგიის ფართო სპექტრი. ქიმიური ნაერთებიშეიცავს საკვებში. სხეულში ეს ენერგია გარდაიქმნება მოძრაობად, მუშაობად და გამოიყენება სხეულის მუდმივი (და საკმაოდ მაღალი!) ტემპერატურის შესანარჩუნებლად.

თერმოქიმიის სფეროში მოღვაწე ერთ-ერთი ყველაზე ცნობილი მეცნიერი ბერტელოტია. ბერტელო - პარიზის უმაღლესი ფარმაცევტული სკოლის ქიმიის პროფესორი (1859 წ.). განათლებისა და საგარეო საქმეთა მინისტრი.

1865 წლიდან ბერტელო აქტიურად იყო ჩართული თერმოქიმიაში და ატარებდა ფართო კალორიმეტრულ კვლევას, რამაც გამოიწვია, კერძოდ, "კალორიმეტრიული ბომბის" გამოგონება (1881 წ.); მას ეკუთვნის "ეგზოთერმული" და "ენდოთერმული" რეაქციების ცნებები. ბერტელოტმა მოიპოვა ვრცელი მონაცემები დიდი რაოდენობით რეაქციების თერმული ეფექტების, მრავალი ნივთიერების დაშლისა და წარმოქმნის სიცხეზე.

ბერტელოტმა შეისწავლა ფეთქებადი ნივთიერებების ეფექტი: აფეთქების ტემპერატურა, წვის სიჩქარე და აფეთქების ტალღის გავრცელება და ა.შ.

ქიმიური ნაერთების ენერგია კონცენტრირებულია ძირითადად ქიმიურ ობლიგაციებში. ორ ატომს შორის კავშირის გაწყვეტას ენერგია სჭირდება. როდესაც ქიმიური ბმა იქმნება, ენერგია გამოიყოფა.

ნებისმიერი ქიმიური რეაქცია შედგება ზოგიერთი ქიმიური ბმის გაწყვეტისა და სხვების წარმოქმნისგან.

როდესაც ახალი ობლიგაციების წარმოქმნისას ქიმიური რეაქციის შედეგად გამოიყოფა მეტი ენერგია, ვიდრე საჭირო იყო სასტარტო ნივთიერებებში „ძველი“ ბმების განადგურებისთვის, ჭარბი ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით. ამის მაგალითია წვის რეაქციები. მაგალითად, ბუნებრივი აირი (მეთანი CH 4) იწვის ჰაერში ჟანგბადში, გამოყოფს დიდი რაოდენობით სითბოს (ნახ. 1ა). ასეთი რეაქციები ეგზოთერმულია.

რეაქციები, რომლებიც წარმოიქმნება სითბოს გათავისუფლებით, ავლენს დადებით თერმულ ეფექტს (Q>0, DH<0) и называются экзотермическими.

სხვა შემთხვევებში, თავდაპირველ ნივთიერებებში ობლიგაციების განადგურება უფრო მეტ ენერგიას მოითხოვს, ვიდრე შეიძლება გამოიყოს ახალი ობლიგაციების წარმოქმნის დროს. ასეთი რეაქციები ხდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ენერგია მიეწოდება გარედან და ეწოდება ენდოთერმული.

რეაქციები, რომლებიც ხდება გარემოდან სითბოს შეწოვით (Q<0, DH>0), ე.ი. უარყოფითი თერმული ეფექტით, არიან ენდოთერმული.

ამის მაგალითია ნახშირბადის მონოქსიდის (II) CO და წყალბადის H2 წარმოქმნა ქვანახშირისა და წყლისგან, რაც ხდება მხოლოდ გაცხელებისას (ნახ. 1ბ).

ბრინჯი. 1a,b. ქიმიური რეაქციების გამოსახვა მოლეკულური მოდელების გამოყენებით: ა) ეგზოთერმული რეაქცია, ბ) ენდოთერმული რეაქცია. მოდელები ნათლად აჩვენებს, თუ როგორ, მათ შორის ატომების მუდმივი რაოდენობით, ნადგურდება ძველი ქიმიური ბმები და წარმოიქმნება ახალი ქიმიური ბმები.

ამრიგად, ნებისმიერ ქიმიურ რეაქციას თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა ან შთანთქმა. ყველაზე ხშირად, ენერგია გამოიყოფა ან შეიწოვება სითბოს სახით (ნაკლებად ხშირად სინათლის ან მექანიკური ენერგიის სახით). ამ სითბოს გაზომვა შესაძლებელია. გაზომვის შედეგი გამოიხატება კილოჯოულებში (კჯ) ერთი მოლი რეაქანტისთვის ან (ნაკლებად ხშირად) რეაქციის პროდუქტის ერთი მოლისთვის. ამ რაოდენობას რეაქციის თერმული ეფექტი ეწოდება.

თერმული ეფექტი არის ქიმიური სისტემის მიერ გამოთავისუფლებული ან შთანთქმული სითბოს რაოდენობა, როდესაც მასში ხდება ქიმიური რეაქცია.

თერმული ეფექტი მითითებულია სიმბოლოებით Q ან DH (Q = -DH). მისი მნიშვნელობა შეესაბამება განსხვავებას რეაქციის საწყისი და საბოლოო მდგომარეობების ენერგიას შორის:

DH = Hfin - ნიშ. = ეფინი - ეუთ.

ხატები (დ), (ზ) მიუთითებს ნივთიერებების აირისებრ და თხევად მდგომარეობებზე. ასევე არსებობს აღნიშვნები (tv) ან (k) - მყარი, კრისტალური ნივთიერება, (aq) - წყალში გახსნილი ნივთიერება და ა.შ.

მნიშვნელოვანია ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობის აღნიშვნა. მაგალითად, წყალბადის წვის რეაქციაში თავდაპირველად წყალი წარმოიქმნება ორთქლის სახით (აირური მდგომარეობა), რომლის კონდენსაციისას შეიძლება გამოთავისუფლდეს მეტი ენერგია. შესაბამისად, სითხის სახით წყლის ფორმირებისთვის, რეაქციის გაზომილი თერმული ეფექტი ოდნავ მეტი იქნება, ვიდრე მხოლოდ ორთქლის წარმოქმნისას, რადგან როდესაც ორთქლი კონდენსირდება, სითბოს კიდევ ერთი ნაწილი გამოიყოფა.

ასევე გამოიყენება რეაქციის თერმული ეფექტის განსაკუთრებული შემთხვევა - წვის სითბო. თავად სახელიდან ირკვევა, რომ წვის სითბო ემსახურება საწვავად გამოყენებული ნივთიერების დახასიათებას. წვის სითბოს მოიხსენიებენ ნივთიერების 1 მოლი, რომელიც არის საწვავი (შემმცირებელი აგენტი ჟანგვის რეაქციაში), მაგალითად:

აცეტილენი								აცეტილენის წვის სითბო

მოლეკულებში შენახული ენერგია (E) შეიძლება გამოსახული იყოს ენერგიის მასშტაბით. ამ შემთხვევაში, რეაქციის თერმული ეფექტი ( E) შეიძლება იყოს ნაჩვენები გრაფიკულად (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. თერმული ეფექტის გრაფიკული გამოსახულება (Q =  E): ა) წყალბადის წვის ეგზოთერმული რეაქცია; ბ) წყლის დაშლის ენდოთერმული რეაქცია ელექტრული დენის გავლენით. რეაქციის კოორდინატი (გრაფიკის ჰორიზონტალური ღერძი) შეიძლება მივიჩნიოთ, მაგალითად, ნივთიერებების გარდაქმნის ხარისხად (100% - საწყისი ნივთიერებების სრული გარდაქმნა).

ქიმიური რეაქციის განტოლებები

ქიმიური რეაქციების განტოლებებს, რომლებშიც რეაქციის თერმული ეფექტი იწერება რეაგენტებთან და პროდუქტებთან ერთად, ეწოდება თერმოქიმიური განტოლებები.

თერმოქიმიური განტოლებების თავისებურება ის არის, რომ მათთან მუშაობისას თქვენ შეგიძლიათ გადაიტანოთ ნივთიერებების ფორმულები და თერმული ეფექტების სიდიდე განტოლების ერთი ნაწილიდან მეორეზე. როგორც წესი, ეს არ შეიძლება გაკეთდეს ქიმიური რეაქციების ჩვეულებრივი განტოლებით.

ასევე დასაშვებია თერმოქიმიური განტოლებების ტერმინით შეკრება და გამოკლება. ეს შეიძლება საჭირო გახდეს იმ რეაქციების თერმული ეფექტის დასადგენად, რომელთა ექსპერიმენტულად გაზომვა რთულია ან შეუძლებელია.

მოვიყვანოთ მაგალითი. ლაბორატორიაში ძალიან რთულია მისი განხორციელება სუფთა ფორმა CH4 მეთანის წარმოქმნის რეაქცია ნახშირბადის წყალბადთან პირდაპირი კომბინაციით:

C + 2H 2 = CH 4

მაგრამ ამ რეაქციის შესახებ ბევრი რამის სწავლა შეგიძლიათ გამოთვლებით. მაგალითად, გაარკვიეთ, იქნება ეს რეაქცია ეგზო- თუ ენდოთერმული და რაოდენობრივადაც კი გამოთვალეთ თერმული ეფექტის სიდიდე.

ცნობილია მეთანის, ნახშირბადის და წყალბადის წვის რეაქციების თერმული ეფექტები (ეს რეაქციები ადვილად ხდება):

ა) CH 4 (გ) + 2O 2 (გ) = CO 2 (გ) + 2H 2 O (ლ) + 890 კჯ

ბ) C(tv) + O 2 (გ) = CO 2 (გ) + 394 კჯ

გ) 2H 2 (გ) + O 2 (გ) = 2H 2 O (ლ) + 572 კჯ

გამოვაკლოთ ბოლო ორი (b) და (c) განტოლება (a) განტოლებას. განტოლებების მარცხენა მხარეებს გამოვაკლებთ მარცხნიდან, ხოლო მარჯვენა მხარეებს მარჯვნიდან. ამ შემთხვევაში, ყველა მოლეკულა O 2, CO 2 და H 2 O შემცირდება:

CH 4 (გ) - C (ტვ) - 2H 2 (გ) = (890 - 394 - 572) კჯ = -76 კჯ

ეს განტოლება გარკვეულწილად უჩვეულო გამოიყურება. გავამრავლოთ განტოლების ორივე მხარე (-1) და გადავიტანოთ CH 4 მარჯვნივ საპირისპირო ნიშნით. ჩვენ ვიღებთ განტოლებას, რომელიც გვჭირდება ნახშირისა და წყალბადისგან მეთანის ფორმირებისთვის:

C(tv) + 2H 2 (გ) = CH 4 (გ) + 76 კჯ/მოლი

ამრიგად, ჩვენმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ ნახშირბადისა და წყალბადისგან მეთანის წარმოქმნის თერმული ეფექტი არის 76 კჯ (მეთანის თითო მოლზე) და ეს პროცესი უნდა იყოს ეგზოთერმული (ამ რეაქციაში ენერგია გამოიყოფა).

მნიშვნელოვანია ყურადღება მიაქციოთ იმ ფაქტს, რომ თერმოქიმიურ განტოლებებში ტერმინით შეკრება, გამოკლება და შემცირება შეიძლება იყოს მხოლოდ აგრეგაციის იდენტურ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებები, წინააღმდეგ შემთხვევაში ჩვენ შეცდომას დავუშვებთ თერმული ეფექტის მნიშვნელობაზე დადგენაში. აგრეგაციის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლის სითბო.

თერმოქიმიის ძირითადი კანონები

ქიმიის დარგს, რომელიც სწავლობს ენერგიის გარდაქმნას ქიმიურ რეაქციებში, ეწოდება თერმოქიმია.

თერმოქიმიის ორი ყველაზე მნიშვნელოვანი კანონი არსებობს. პირველი მათგანი, ლავუაზიე-ლაპლასის კანონი, ჩამოყალიბებულია შემდეგნაირად:

წინა რეაქციის თერმული ეფექტი ყოველთვის ტოლია საპირისპირო რეაქციის თერმული ეფექტის საპირისპირო ნიშნით.

ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერი ნაერთის წარმოქმნის დროს გამოიყოფა (შეიწოვება) იგივე რაოდენობა, რაც შეიწოვება (გამოიყოფა) მისი ორიგინალურ ნივთიერებებად დაშლისას. მაგალითად:

2H 2 (გ) + O 2 (გ) = 2H 2 O (ლ) + 572 კჯ (წყალბადის წვა ჟანგბადში)

2 H 2 O (ლ) + 572 კჯ = 2H 2 (გ) + O 2 (გ) (წყლის დაშლა ელექტრული დენით)

ლავუაზიე-ლაპლასის კანონი ენერგიის შენარჩუნების კანონის შედეგია.

თერმოქიმიის მეორე კანონი ჩამოაყალიბა 1840 წელს რუსმა აკადემიკოსმა გ.ი. ჰესმა:

რეაქციის თერმული ეფექტი დამოკიდებულია მხოლოდ ნივთიერებების საწყის და საბოლოო მდგომარეობებზე და არ არის დამოკიდებული პროცესის შუალედურ ეტაპებზე.

ეს ნიშნავს, რომ თანმიმდევრული რეაქციების სერიის მთლიანი თერმული ეფექტი იქნება იგივე, რაც სხვა რეაქციების სერიის, თუ საწყისი და დასასრული ნივთიერებები ერთნაირია ამ სერიის დასაწყისში და ბოლოს. თერმოქიმიის ეს ორი ძირითადი კანონი თერმოქიმიურ განტოლებებს გარკვეულ მსგავსებას ანიჭებს მათემატიკურ განტოლებებს, როდესაც რეაქციის განტოლებებში შესაძლებელია ტერმინების გადატანა ერთი ნაწილიდან მეორეზე, ქიმიური ნაერთების ფორმულების დამატება, გამოკლება და შემცირება. ამ შემთხვევაში, აუცილებელია გავითვალისწინოთ კოეფიციენტები რეაქციის განტოლებებში და არ დაგვავიწყდეს, რომ ნივთიერებები, რომლებიც ემატება, აკლდება ან მცირდება მოლებით, უნდა იყოს აგრეგაციის ერთსა და იმავე მდგომარეობაში.

თერმული ეფექტის გამოყენება პრაქტიკაში

ქიმიური რეაქციების თერმული ეფექტები საჭიროა მრავალი ტექნიკური გამოთვლებისთვის. მაგალითად, განვიხილოთ მძლავრი რუსული რაკეტა Energia, რომელსაც შეუძლია ორბიტაზე კოსმოსური ხომალდის და სხვა ტვირთის გაშვება. მისი ერთ-ერთი ეტაპის ძრავები მუშაობს თხევად აირებზე - წყალბადზე და ჟანგბადზე.

დავუშვათ, ჩვენ ვიცით სამუშაო (კჯ-ში), რომელიც უნდა დაიხარჯოს რაკეტის ტვირთით დედამიწის ზედაპირიდან ორბიტაზე მიტანისთვის, ასევე ვიცით სამუშაო ფრენის დროს ჰაერის წინააღმდეგობის და ენერგიის სხვა ხარჯების დასაძლევად. როგორ გამოვთვალოთ წყალბადისა და ჟანგბადის საჭირო მარაგი, რომლებიც (თხევად მდგომარეობაში) გამოიყენება ამ რაკეტაში, როგორც საწვავი და ჟანგბადი?

წყალბადისა და ჟანგბადისგან წყლის წარმოქმნის რეაქციის თერმული ეფექტის გარეშე, ამის გაკეთება ძნელია. ყოველივე ამის შემდეგ, თერმული ეფექტი სწორედ ის ენერგიაა, რომელმაც რაკეტა ორბიტაში უნდა ჩააგდოს. რაკეტის წვის კამერებში ეს სითბო გარდაიქმნება ცხელი გაზის (ორთქლის) მოლეკულების კინეტიკურ ენერგიად, რომელიც გამოდის საქშენებიდან და ქმნის რეაქტიულ ბიძგს.

ქიმიურ მრეწველობაში საჭიროა თერმული ეფექტები, რათა გამოვთვალოთ სითბოს ოდენობა სითბოს რეაქტორებზე, რომლებშიც ხდება ენდოთერმული რეაქციები. ენერგეტიკულ სექტორში თერმული ენერგიის წარმოება გამოითვლება საწვავის წვის სითბოს გამოყენებით.

დიეტოლოგები იყენებენ ჟანგვის თერმულ ეფექტებს კვების პროდუქტებიორგანიზმში სწორი დიეტის შექმნა არა მხოლოდ პაციენტებისთვის, არამედ ჯანმრთელი ადამიანებისთვისაც - სპორტსმენებისთვის, სხვადასხვა პროფესიის მუშაკებისთვის. ტრადიციულად, აქ გამოთვლები იყენებს არა ჯოულს, არამედ სხვა ენერგეტიკულ ერთეულებს - კალორიებს (1 კალ = 4,1868 ჯ). საკვების ენერგეტიკული შემცველობა მოიხსენიება კვების პროდუქტების ნებისმიერ მასაზე: 1გრ, 100გრ ან თუნდაც პროდუქტის სტანდარტულ შეფუთვაზე. მაგალითად, შესქელებული რძის ქილის ეტიკეტზე შეგიძლიათ წაიკითხოთ შემდეგი წარწერა: „კალორიული შემცველობა 320 კკალ/100 გ“.

თერმული ეფექტი გამოითვლება მონომეთილანილინის წარმოებისას, რომელიც მიეკუთვნება შემცვლელი არომატული ამინების კლასს. მონომეთილანილინის გამოყენების ძირითადი სფეროა, როგორც ბენზინის საწინააღმდეგო დანამატი. საღებავების წარმოებაში შესაძლებელია მონომეთილანილინის გამოყენება. კომერციული მონომეთილანილინი (N-მეთილანილინი) იზოლირებულია კატალიზატისგან პერიოდული ან უწყვეტი რექტიფიკაციით. რეაქციის თერმული ეფექტი ∆Н= -14±5 კჯ/მოლი.

სითბოს მდგრადი საფარი

მაღალტემპერატურული ტექნოლოგიის განვითარება მოითხოვს განსაკუთრებით სითბოს მდგრადი მასალების შექმნას. ამ პრობლემის მოგვარება შესაძლებელია ცეცხლგამძლე და სითბოს მდგრადი ლითონების გამოყენებით. მეტალთაშორისი საფარები სულ უფრო მეტ ყურადღებას იპყრობს, რადგან მათ აქვთ მრავალი ღირებული თვისება: წინააღმდეგობა ჟანგვის მიმართ, აგრესიული დნობა, სითბოს წინააღმდეგობა და ა.შ. საინტერესოა აგრეთვე ამ ნაერთების წარმოქმნის მნიშვნელოვანი ეგზოთერმიულობა მათი შემადგენელი ელემენტებიდან. მეტალთაშორის წარმოქმნის რეაქციის ეგზოთერმიულობის გამოყენების ორი შესაძლო გზა არსებობს. პირველი არის კომპოზიტური, ორფენიანი ფხვნილების წარმოება. გაცხელებისას ფხვნილის კომპონენტები ურთიერთქმედებენ და ეგზოთერმული რეაქციის სიცხე აკომპენსირებს ნაწილაკების გაგრილებას, აღწევს დაცულ ზედაპირს მთლიანად გამდნარ მდგომარეობაში და ქმნის დაბალი ფოროვანი საფარით, რომელიც მყარად არის მიმაგრებული ფუძეზე. კიდევ ერთი ვარიანტი იქნება ფხვნილების მექანიკური ნარევის გამოყენება. როდესაც ნაწილაკები საკმარისად თბება, ისინი ურთიერთქმედებენ უკვე საფარის ფენაში. თუ თერმული ეფექტის სიდიდე მნიშვნელოვანია, მაშინ ამან შეიძლება გამოიწვიოს საფარის ფენის თვითდნობა, შუალედური დიფუზიური ფენის წარმოქმნა, რომელიც ზრდის ადჰეზიის სიძლიერეს და მკვრივი, დაბალი ფოროვანი საფარის სტრუქტურის მიღებას. კომპოზიციის არჩევისას, რომელიც ქმნის ინტერმეტალურ საფარს დიდი თერმული ეფექტით და აქვს მრავალი ღირებული თვისება - კოროზიის წინააღმდეგობა, საკმარისი სითბოს წინააღმდეგობა და აცვიათ წინააღმდეგობა, ყურადღებას იპყრობს ნიკელის ალუმინიდები, კერძოდ NiAl და Ni 3 Al. NiAl-ის წარმოქმნას თან ახლავს მაქსიმალური თერმული ეფექტი.

ალმასის დამუშავების თერმოქიმიური მეთოდი

"თერმოქიმიურმა" მეთოდმა მიიღო თავისი სახელი იმის გამო, რომ ის ხდება ამაღლებულ ტემპერატურაზე და დაფუძნებულია ალმასის ქიმიური თვისებების გამოყენებაზე. მეთოდი ხორციელდება შემდეგნაირად: ალმასი შედის კონტაქტში ლითონთან, რომელსაც შეუძლია ნახშირბადის დაშლა, და იმისათვის, რომ დაშლის ან დამუშავების პროცესი მუდმივად მიმდინარეობდეს, იგი ხორციელდება გაზის ატმოსფეროში, რომელიც ურთიერთქმედებს ნახშირბადში გახსნილ ნახშირბადთან. ლითონი, მაგრამ არ რეაგირებს პირდაპირ ბრილიანტთან. პროცესის დროს თერმული ეფექტის სიდიდე დიდ მნიშვნელობას იძენს.

ალმასის თერმოქიმიური დამუშავების ოპტიმალური პირობების დასადგენად და მეთოდის შესაძლებლობების დასადგენად, საჭირო იყო გარკვეული ქიმიური პროცესების მექანიზმების შესწავლა, რომლებიც, როგორც ლიტერატურის ანალიზიდან ჩანს, საერთოდ არ არის შესწავლილი. ალმასის თერმოქიმიური დამუშავების უფრო სპეციფიკურ შესწავლას, პირველ რიგში, თავად ალმასის თვისებების არასაკმარისი ცოდნა აფერხებდა. ეშინოდათ მისი სიცხის გაფუჭების. ალმასის თერმული მდგრადობის კვლევა მხოლოდ ბოლო ათწლეულების განმავლობაში ჩატარდა. დადგენილია, რომ ბრილიანტი, რომელიც არ შეიცავს ჩანართებს, შეიძლება გაცხელდეს 1850 „C“-მდე ნეიტრალურ ატმოსფეროში ან ვაკუუმში მათთვის ზიანის მიყენების გარეშე და მხოლოდ უფრო მაღალი.

ბრილიანტი არის საუკეთესო დანა მასალა მისი უნიკალური სიხისტის, ელასტიურობის და ბიოლოგიური ქსოვილის მიმართ დაბალი ხახუნის გამო. ბრილიანტის დანებით მუშაობა აადვილებს ოპერაციებს და ამცირებს ჭრილობების შეხორცების დროს 2-3-ჯერ. თვალის მიკროქირურგიის MNTK-ის მიკროქირურგების აზრით, თერმოქიმიური მეთოდით სიმკვეთრე დანები არა მხოლოდ არ ჩამოუვარდება, არამედ ხარისხითაც აღემატება საუკეთესო უცხოურ ნიმუშებს. ათასობით ოპერაცია უკვე შესრულებულია თერმოქიმიურად ბასრი დანებით. სხვადასხვა კონფიგურაციისა და ზომის ბრილიანტის დანები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მედიცინისა და ბიოლოგიის სხვა სფეროებში. ამრიგად, მიკროტომები გამოიყენება ელექტრონულ მიკროსკოპში პრეპარატების დასამზადებლად. ელექტრონული მიკროსკოპის მაღალი გარჩევადობა განსაკუთრებულ მოთხოვნებს უყენებს ნიმუშების მონაკვეთის სისქესა და ხარისხს. თერმოქიმიური მეთოდით სიმკვეთრე ალმასის მიკროტომები შესაძლებელს ხდის საჭირო ხარისხის მონაკვეთების დამზადებას.

ტექნოგენური ნედლეული ცემენტის წარმოებისთვის

ცემენტის წარმოების შემდგომი გააქტიურება გულისხმობს ენერგიისა და რესურსების დაზოგვის ტექნოლოგიების ფართოდ დანერგვას სხვადასხვა ინდუსტრიის ნარჩენების გამოყენებით.

სკარნ-მაგნიტიტის მადნების დამუშავებისას გამოიყოფა მშრალი მაგნიტური სეპარაციის (DMS) ნარჩენები, რომლებიც წარმოადგენენ დამსხვრეული ქვის მასალას მარცვლის ზომით 25 მმ-მდე. SMS ნარჩენებს აქვთ საკმაოდ სტაბილური ქიმიური შემადგენლობა, wt.%:

SiO 2 40…45,

Al 2 O 3 10…12,

Fe 2 O 3 15…17,

CaO 12…13,

MgO 5…6,

დადასტურებულია SMS ნარჩენების გამოყენების შესაძლებლობა პორტლანდცემენტის კლინკერის წარმოებაში. მიღებული ცემენტები ხასიათდება მაღალი სიმტკიცის თვისებებით.

კლინკერის წარმოქმნის თერმული ეფექტი (TEC) განისაზღვრება, როგორც ენდოთერმული პროცესების სითბოს ალგებრული ჯამი (კირქვის დეკარბონიზაცია, თიხის მინერალების გაუწყლოება, თხევადი ფაზის წარმოქმნა) და ეგზოთერმული რეაქციები (პირიტის დაჟანგვა CMS ნარჩენებით, ფორმირება). კლინკერის ფაზები).

ცემენტის წარმოებაში სკარნ-მაგნიტიტის მადნის გამდიდრების ნარჩენების გამოყენების ძირითადი უპირატესობებია:

ნედლეულის ბაზის გაფართოება ხელოვნური წყაროების გამო;

ბუნებრივი ნედლეულის დაზოგვა ცემენტის ხარისხის შენარჩუნებით;

კლინკერის სროლისთვის საწვავის და ენერგიის ხარჯების შემცირება;

დაბალენერგეტიკული აქტიური დაბალძირიანი კლინკერების წარმოების შესაძლებლობა;

ეკოლოგიური პრობლემების გადაჭრა ნარჩენების რაციონალური განკარგვის გზით და ატმოსფეროში გაზის გამოყოფის შემცირება კლინკერის გასროლისას.

ბიოსენსორები

ბიოსენსორები არის სენსორები, რომლებიც დაფუძნებულია იმობილიზებულ ფერმენტებზე. საშუალებას გაძლევთ სწრაფად და ეფექტურად გააანალიზოთ ნივთიერებების რთული, მრავალკომპონენტიანი ნარევები. ამჟამად ისინი სულ უფრო ხშირად გამოიყენება მეცნიერების, მრეწველობის, სოფლის მეურნეობის და ჯანდაცვის რიგ დარგებში. ავტომატური ფერმენტული ანალიზის სისტემების შექმნის საფუძველი იყო უახლესი მიღწევები ფერმენტოლოგიისა და საინჟინრო ფერმენტოლოგიის სფეროში. ფერმენტების უნიკალური თვისებები - მოქმედების სპეციფიკა და მაღალი კატალიზური აქტივობა - ხელს უწყობს ამ ანალიტიკური მეთოდის სიმარტივეს და მაღალ მგრძნობელობას და დღემდე ცნობილი და შესწავლილი ფერმენტების დიდი რაოდენობა შესაძლებელს ხდის ანალიზირებული ნივთიერებების სიის მუდმივად გაფართოებას.

ფერმენტის მიკროკალორიმეტრიული სენსორები - გამოიყენეთ ფერმენტული რეაქციის თერმული ეფექტი. იგი შედგება ორი სვეტისაგან (საზომი და კონტროლი), სავსეა მატარებლით იმობილიზებული ფერმენტით და აღჭურვილია თერმისტორებით. როდესაც გაანალიზებული ნიმუში გადის საზომ სვეტში, ხდება ქიმიური რეაქცია, რომელსაც თან ახლავს ჩაწერილი თერმული ეფექტი. ამ ტიპის სენსორი საინტერესოა თავისი მრავალფეროვნებით.

დასკვნა

ასე რომ, ქიმიური რეაქციების თერმული ეფექტის პრაქტიკული გამოყენების გაანალიზების შემდეგ, შეგვიძლია დავასკვნათ: თერმული ეფექტი მჭიდრო კავშირშია ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებასთან, ის მუდმივად შესწავლილია და პრაქტიკაში ახალ აპლიკაციებს პოულობს.

თანამედროვე ტექნოლოგიების განვითარებით თბილმა ეფექტმა იპოვა თავისი გამოყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. ქიმიური, სამხედრო, სამშენებლო, კვების, სამთო და მრავალი სხვა ინდუსტრია იყენებს თერმულ ეფექტს მათ განვითარებაში. იგი გამოიყენება შიდა წვის ძრავებში, სამაცივრო ბლოკებში და წვის სხვადასხვა მოწყობილობებში, ასევე ქირურგიული ინსტრუმენტების, სითბოს მდგრადი საფარების, ახალი ტიპის სამშენებლო მასალების წარმოებაში და ა.შ.

მუდმივად განვითარებადი მეცნიერების თანამედროვე პირობებში, ჩვენ ვხედავთ წარმოების სფეროში უფრო და უფრო ახალი განვითარებისა და აღმოჩენების გაჩენას. ეს იწვევს ქიმიური რეაქციების თერმული ეფექტის გამოყენების უფრო და უფრო ახალ სფეროებს.

ჩერნიხი E.A.

ცნობები

Musabekov Yu S., Marcelin Berthelot, M., 1965; Centenaire de Marcelin Berthelot, 1827-1927, P., 1929 წ.

პატენტი 852586 რუსეთის ფედერაცია. MKI V 28 D 5/00. ალმასის განზომილებიანი დამუშავების მეთოდი / A.P.Grigoriev, S.H.Lifshits, P.P.Shamaev (რუსეთის ფედერაცია). - 2 წმ.