Terminis poveikis, Šiluma, skirta arba absorbuojama termodinaminė. Sistema vairuojant joje. │. Nustatyta apie sąlygą, kad sistema nepadaro jokio darbo (išskyrus galimą plėtros operaciją), o T-RY ir produktai yra lygūs. Kadangi šiluma nėra statusas f-quea, t.e. Perjungiant tarp valstybių priklauso nuo pereinamojo kelio, tada bendrais atvejais šiluminis poveikis negali būti kaip konkretaus raciono charakteristika. Dviem atvejais, be galo nedidelis šilumos kiekis (elementarinė šiluma) D Q sutampa su visu valstybės būklės skirtinga: pagal pastovumo tūrį D Q \u003d DU (U-vidinė energija) ir pastovumo D Q \u003d DH ( H stalpia sistemos).
Yra praktiškai svarbūs dviejų tipų šiluminio poveikio -zothmo-izobarosh (su pastoviu T-RE T ir P) ir izoterm-izo-aukščio (su pastoviu t ir t tūrį). Atskirti skirtingą ir integruotą šiluminį poveikį. Diferencinis šiluminis poveikis nustatomas pagal išraiškas:
kur u, h aš -. Dalinis molinis viduje. Energija ir; V i -shechiometric. Coef. (V i\u003e 0 produktų, V i<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
теплового эффекта реакции-кДж/ . Если u T,V , h T,p > 0, R gamyba. Endoterminis, su atvirkštiniu poveikio-egzoterminio ženklu. Dviejų tipų poveikis yra susijęs su ryšiu:
Temperatūros priklausomybė nuo terminio poveikio yra suteikta, iš vienos, griežtai kalbant, reikia žinių dalinis molinis visų dalyvaujančių R-B-B, tačiau daugeliu atvejų šios vertės yra nežinomos. Kadangi P-QII teka realiuose P-RAIDS ir kitose termodinamiškai netobulos žiniasklaidos, šiluminio poveikio, kaip ir kita, iš esmės priklauso nuo sistemos ir eksperimento sudėtį. Sąlygos sukūrė požiūrį, kuris palengvina skirtingų R-Ciuses ir šiluminio poveikio sisteminio palyginimą. Šis tikslas yra standartinio šiluminio poveikio sąvoka (pažymėta). Pagal standartą suprantama kaip šiluminis poveikis (dažnai hiptetinis-ki) pagal sąlygas, kai visi dalyvauja R-WA yra nurodyta. Skiriasi. Ir neatsiejama standartiniai terminiai efektai visada yra skaitmeniniai. Standartinis šiluminis efektas yra lengva apskaičiuoti naudojant standartinės formavimo arba šilumos degimo heat-b lenteles (žr. Toliau). Nonidetinėms žiniasklaidai tarp faktiškai išmatuotų ir standartinių terminio poveikio yra didelis neatitikimas, kad būtina nepamiršti naudojant šiluminį poveikį termodinaminiuose skaičiavimuose. Pavyzdžiui, šarmiškai diacetidmid [(CH3 CO) 2 NH (TV) + H2 O (G) \u003d \u003d CH3 SOKH 2 (TV) + CH3 Coxy (G) +] 0,8 N. P-re naoh vandeninėje (58% masės) 298 iš matuojamo šiluminio poveikio D H 1 \u003d - 52,3 kJ. Už tą pačią № standartinėmis sąlygomis, jis buvo gautas \u003d - 18.11 kJ /. Taigi tai reiškia. Skirtumas paaiškinamas šiluminiais efektais, pridedamais B IN-B nurodytu R-Rethele (šilumos). Dėl kieto, skysto acto-jums ir šiluma yra lygūs acc.: D H 2 \u003d 13.60; D H 3 \u003d - 48.62; D H 4 \u003d - 0,83 kJ /, SO \u003d D H 1 - D H 2 - D H 3 + D 4. Nuo pavyzdžio peržiūrostačiau šiluminio poveikio tyrimuose yra svarbūs kartu su šiluminiais fizinio poveikio terminiu poveikiu. procesai.
Terminio poveikio tyrimas yra svarbiausia užduotis. OSN. eksperimentas. Metodas -Corrymetry. Sovr. Įranga leidžia studijuoti šiluminį poveikį dujų, skysčių ir kietų fazių, ant fazės skaidinio sienos, taip pat komplekso. Sistemos. Iš matuojamo šiluminio poveikio tipiškų verčių diapazonas svyruoja nuo šimtų J / šimtų KJ. Tab. Calorimetrich duomenys pateikiami. Kai kurių r-cuų šiluminio poveikio matavimai. Matavimo šiluminio poveikio, praskiedimo, taip pat šilumos, leidžia jums pereiti nuo faktiškai matuojamo šiluminio poveikio standartui.
Svarbus vaidmuo priklauso dviejų tipų šiluminiam poveikiui - švietimo ugdymas yra junginys. Paprasto B-B ir degimo į-B šilumos į aukštesnių elementų susidarymą, iš kurio jis susideda į in-in. Šie šiluminiai efektai skiriami standartinėms sąlygoms ir lentelės. Su jų pagalba lengva apskaičiuoti bet kokį šiluminį poveikį; Jis yra lygus algebraichui. Visų dalyvaujančių R-Q formavimo ar šilumos šilumos kiekis: \\ t
Tabulo kiekių taikymas 
Leidžiaapskaičiuokite MN šiluminį poveikį. Tūkstančiai P-QII, nors šios vertybės yra žinomos tik kelioms. tūkstančių jungčių. Toks skaičiavimo metodas yra netinkamas, tačiau P-KIS su mažu šiluminiu poveikiu, nes apskaičiuota maža vertė, gauta kaip algebraich. Kelių suma Didelės vertės pasižymi ABS klaida, K-paradiumu. Didysis gali viršyti šiluminį poveikį. Šiluminio poveikio apskaičiavimas su vertybių pagalba 
Jis grindžiamas tuo, kad yra valstybės būsena. Tai leidžia atlikti termohem sistemas. URI nustatyti reikalingo R taikymo terminį poveikį (žr.). Apskaičiuokite beveik visada standartinius šiluminius efektus. Be pirmiau aptariamo metodo, šiluminio poveikio apskaičiavimas atliekamas priklausomybe nuo temperatūros - ir
Lygiai taip pat viena iš fizinių asmenų savybių yra fizinė jėga, svarbiausia bet kokio cheminio ryšio ypatybė yra bendravimo galia, t.y. Jos energija.
Prisiminkite, kad cheminės obligacijų energija - ši energija, skirta formuojant cheminę jungtį arba energiją, kurią reikia panaudoti šiam ryšiui sunaikinti.
Cheminė reakcija apskritai yra vienos medžiagos konvertavimas į kitus. Todėl cheminės reakcijos metu yra kai kurių ryšių sujungimas ir kitų formavimas, t. Y. Energijos tekinimas.
Pagrindinis fizikos įstatymas nurodo, kad energija nėra kyla iš nieko ir neišnyksta be pėdsakų, bet tik eina iš vienos rūšies į kitą. Pagal savo universalumą šis principas yra akivaizdžiai taikomas cheminės reakcijos.
Cheminės reakcijos šiluminis poveikis vadinamas šilumos kiekiu,
reakcijos metu skiriama (arba absorbuojama), o santykinis iki 1 molio reagavo (arba gauta) medžiaga.
Šiluminis poveikis nurodomas raide Q ir, kaip taisyklė, matuojamas KJ / MOL arba kcal / mol.
Jei reakcija atsiranda su šilumos atlaisvinimu (Q\u003e 0), jis vadinamas ExotherMic, ir jei su šilumu absorbcija (Q< 0) – эндотермической.
Jei ji yra schematiškai pavaizduoti reakcijos energijos profilį, tada endoterminės reakcijos, produktai yra didesni nei reagentai, ir exothermic - priešingai, reakcijos produktai yra žemiau energijos (stabilios) nei reagentai.
Akivaizdu, kad kuo didesnė medžiaga reaguoja, tuo didesnė energijos kiekis yra atskirtas (arba absorbuojamas), t.y. Šiluminis poveikis yra tiesiogiai proporcingas medžiagos kiekiui. Todėl terminio poveikio požiūris į 1 mol medžiagos yra dėl mūsų noro palyginti šilumos poveikį įvairių reakcijų.
Paskaita 6. Thermochemija. Cheminės reakcijos 1 pavyzdys šiluminis poveikis. Su 8,0 g vario (ii) vandenilio oksido, metalo vario ir vandens poros buvo suformuotos ir 7,9 kJ šilumos. Apskaičiuokite vario oksido (II) sumažinimo reakcijos šiluminį poveikį.
Sprendimas. CUO reakcijos lygtis (televizija.) + H2 (G.) \u003d Cu (televizija) + H2 O (G.) + Q (*)
Padarykite proporciją 0,1 mol - 7,9 kJ atkūrimo metu 1 mol - X KJ atkūrimo metu
Kur x \u003d + 79 kJ / mol. Lygtis (*)
CUO (TV.) + H2 (G.) \u003d Cu (TV.) + H2 O (G.) +79 kJ
Termocheminės lygtis. \\ T- Tai cheminės reakcijos lygtis, rodanti bendrą reakcijos mišinio (reagentų ir produktų) komponentų būklę ir reakcijos šiluminį poveikį.
Taigi, kad išlydytų ledą arba išgaruotų vandenį, būtina išleisti tam tikrus šilumos kiekius, o skysto vandens užšalimo ar vandens garų kondensacija yra paskirstytos tos pačios sumos. Štai kodėl šalta, kai išeiname iš vandens (vandens išgaravimas iš kūno paviršiaus reikia energijos sąnaudų), o prakaitavimas yra biologinis apsauginis mechanizmas nuo kūno perkaitimo. Priešingai, šaldiklis užšaldo vandenį ir šildo aplinkinį kambarį, suteikiant jai pernelyg didelę šilumą.
Šis pavyzdys rodo šiluminį poveikį pokyčių į bendrą vandens būklę. Lydymosi šiluma (0o c) λ \u003d 3,34 × 105 j / kg (fizika) arba ql. \u003d - 6.02 KJ / MOL (chemija), šilumos garavimas (garinimas) (100O c) Q \u003d 2,26 × 106 j / kg (fizika) arba QISP. \u003d - 40,68 kJ / mol (chemija).
lydymas
garavimas |
|||||
oBR, 298.
Paskaita 6. Thermochemija. Žinoma, cheminės reakcijos šiluminis poveikis yra sublimacijos procesai yra įmanomi, kai kietas
jis eina į dujų fazę, apeinant skystą būseną ir atvirkštinius nusodinimo procesus (kristalizaciją) nuo dujų fazės, taip pat galima apskaičiuoti arba matuoti šiluminį poveikį.
Akivaizdu, kad kiekvienoje medžiagoje yra cheminių obligacijų, kiekviena medžiaga turi tam tikrą energijos rezervą. Tačiau ne visos medžiagos gali būti paverstos viena kitai su viena chemine reakcija. Todėl sutiko įvesti standartinę būseną.
Standartinė medžiagos būklė- Tai yra bendra medžiagos būklė, esant 298 K temperatūrai, 1 atmosferos slėgis yra stabiliausia deflato deficia šiomis sąlygomis.
Standartinės sąlygos- tai yra 298 K ir slėgio temperatūra 1 atmosfera. Standartinės sąlygos (standartinis būsena) nurodomas indeksas0.
Standartinis šilumos formavimo ryšys jis vadinamas šiluminiu poveikiu cheminės reakcijos šio junginio formavimo iš paprastų medžiagų, kurių buvo imtasi standartinėje būsenoje. Sudėtinės formavimo šilumą nurodo Q simbolis.0 Dėl įvairių junginių, standartinis šiluminis švietimas pateikiamas referencinėse knygose fizikinių ir cheminių vertybių.
Standartinė paprastų medžiagų susidarymo šiluma yra lygi 0. Pavyzdžiui, Q0R, 298 (O2, dujos) \u003d 0, Q0R, 298 (C, TV, grafitas) \u003d \u200b\u200b0.
Pavyzdžiui . Įrašykite termocheminę lygtį, skirtą vario sulfato formavimui (II). Nuo orientacinės knygos Q0R, 298 (CUSO4) \u003d 770 KJ / MOL.
Cu (TV.) + S (TV.) + 2O2 (G.) \u003d CUSO4 (TV) + 770 kJ.
Pastaba: termocheminė lygtis gali būti užregistruota bet kuriai medžiagai, tačiau būtina suprasti, kad realiame gyvenime reakcija atsiranda visiškai kitokiu būdu: nuo išvardytų reagentų yra suformuoti, kai šildomas vario (II) oksidas ir siera (IV ), bet vario sulfatas (ii) nėra suformuotas. Svarbi išvada: termocheminė lygtis yra modelis, leidžiantis skaičiavimams, jis yra gerai suderinamas su kitais termocheminiais duomenimis, tačiau nepadaro praktikos patikrinimo (ty negali teisingai numatyti galimybės ar nesugebėjimo reakcijos).
(B J) - σ a i × q Ar 0, 298 I
Paskaita 6. Thermochemija. Cheminės reakcijos šiluminis poveikis
Paaiškinimas. Kad nebūtų suklaidinti, aš nedelsiu pridėti tą cheminį termodinamiką gali numatyti galimybę arba neįmanoma reakcijosTačiau tai reikalauja rimtesnių "įrankių", kurie viršija mokyklos chemijos kursą. Termocheminė lygtis, palyginti su šiais metodais, yra pirmasis žingsnis ant heopse piramidės fone - be jo negali daryti, bet ne didelė.
2 pavyzdys. Apskaičiuokite vandens kondensacijos šiluminį poveikį 5,8 g. Kondensacijos procesą apibūdina H2 O (G.) \u003d H2 O (g.) + Q - kondensacija Paprastai egzoterminis šilumos kondensacijos procesas ne 25O C 37 kJ / mol (kataloge).
Todėl Q \u003d 37 × 0,32 \u003d 11,84 kJ.
XIX a. Rusijos chemikas, kuris studijavo reakcijų šiluminį poveikį, eksperimentiškai nustatė energijos taupymo įstatymą, susijusį su cheminėmis reakcijomis - HESS įstatymu.
Cheminės reakcijos šiluminis poveikis nepriklauso nuo proceso kelio ir nustato tik baigtinių ir pradinių valstybių skirtumą.
Chemijos ir matematikos požiūriu šis įstatymas reiškia, kad mes galime laisvai apskaičiuoti procesą pasirinkti bet kokią "skaičiavimo trajektoriją", nes rezultatas nepriklauso nuo jo. Dėl šios priežasties labai svarbus HESS įstatymas turi neįtikėtinai svarbų gESS įstatymo pasekmė.
Cheminės reakcijos šiluminis poveikis yra lygus reakcijos produktų, atėmus reagentų susidarymo šilumą (atsižvelgiant į stechiometrinius koeficientus).
Atsižvelgiant į sveiko proto požiūriu, šis tyrimas atitinka procesą, kuriame visi reagentai pirmą kartą tapo paprastomis medžiagomis, kurios buvo surinktos nauju būdu, kad būtų gauti reakcijos produktai.
Lygčių forma, GESS įstatymo pasekmė atrodo kaip reakcijos lygtis: 1 a 1 + a 2 a 2 + ... + a n an \u003d b 1 b 1 + b 2 b 2 + ... B.
Tuo pačiu metu, aš i i ib j yra stechiometriniai koeficientai, I-reagentai, B J - reakcijos produktai.
Tada GESSA įstatymo pasekmė turi formą Q \u003d σ B J × QR. 0, 298
k bk + q
(A i)
Paskaita 6. Thermochemija. Cheminės reakcijos šiluminis poveikis nuo standartinės daugelio medžiagų susidarymo šilumos
a) Įsipareigojusi specialias stalus arba b) gali būti nustatomas eksperimentiškai, jis tampa įmanoma numatyti (apskaičiuoti) šiluminį poveikį labai daug reakcijų su pakankamai dideliu tikslumu.
3 pavyzdys. (GESS teisės pasekmė). Apskaičiuokite šiluminį metano konversijos šiluminį poveikį dujų etape standartinėmis sąlygomis:
CH4 (G.) + H2 O (G.) \u003d CO (G.) + 3 h2 ()
Nustatykite, ar ši reakcija yra egzoterminė ar endoterminė?
Sprendimas: GESS įstatymo pasekmė
Q \u003d 3 Q0 | D) + q 0 | (CO, D) -Q 0 | D) -Q 0 | O, d) - apskritai. |
|||||
oBR, 298. | oBR, 298. | oBR, 298. | oBR, 298. | ||||||
Q OB0. | 298 (H 2, D) \u003d 0 | Paprasta medžiaga standartinėje būklėje |
|||||||
Nuo referencinės knygos mes randame likusių mišinio sudedamųjų dalių formavimo šilumą.
O, d) \u003d 241,8 | (CO, D) \u003d 110,5 | D) \u003d 74,6 | |||||||||
oBR, 298. | oBR, 298. | oBR, 298. | |||||||||
Mes pakeisime vertybes į lygtį
Q \u003d 0 + 110,5 - 74,6 - 241,8 \u003d -205,9 kJ / mol, reakcija yra labai enderinga.
Atsakymas: Q \u003d -205,9 kJ / mol, endoterminis
4. pavyzdys (GESSA taikymas). Žinomos reakcijos šiluma
C (TV.) + ½ o (g.) \u003d CO (g.) + 110,5 kJ
C (TV.) + O2 (G.) \u003d CO2 (G.) + 393.5 KJ Rasti reakcijos 2co (G.) + O2 (G.) \u003d 2CO2 (g.). Sprendimas dauginant pirmąjį ir sekundę 2 lygtis
2C (TV.) + O2 (g.) \u003d 2CO (g.) + 221 kJ 2c (TV.) + 2O2 (G.) \u003d 2CO2 (G.) + 787 kJ
Subitount iš antrosios lygties pirmosios
O2 (G.) \u003d 2CO2 (G.) + 787 KJ - 2CO (G.) - 221 kJ,
2CO (G.) + O2 (G.) \u003d 2CO2 (G.) + 566 KJ Atsakymas: 566 kJ / mol.
Pastaba: studijuojant termochemiją, mes manome, kad cheminė reakcija iš išorės (išorės). Priešingai, cheminis termodinamika - cheminių sistemų elgesio mokslas - mano, kad sistema nuo vidaus ir veikia su "entalpijos" h, kaip sistemos šiluminė energija. Entalpy
Paskaita 6. Thermochemija. Cheminės reakcijos šiluminis poveikis yra ta pati reikšmė kaip šilumos kiekis, bet turi priešingą ženklą: jei energija skiriasi nuo sistemos, jos aplinka gauna ir šildomas, o sistema praranda energiją.
Literatūra:
1. Tutorial, V.V. Eemin, N.E. Kuzmenko ir kt., Chemistry 9 laipsnis, 19 punktas,
2. Švietimo ir metodinis vadovas "Bendrosios chemijos pagrindai" 1 dalis.
Kompiliatoriai - s.G. Baramas, i.n. Mironova. - Paimkite su jumis! Už kitą seminarų profesiją
3. A.V. Manutulles. Chemijos pagrindai. http://hemi.nsu.ru/index.htm.
§9.1 Cheminės reakcijos šiluminis poveikis. Pagrindiniai termochemijos įstatymai.
§9.2 ** Thermochemistry (tęsinys). Medžiagos susidarymo šiluma nuo elementų.
Standartinis entalpių mokymas.
DĖMESIO!
Mes einame išspręsti atsiskaitymo užduotis, todėl skaičiuoklė taip pat pageidautina seminaruose chemijoje.
Bet kokia cheminė reakcija lydi išsiskyrimą arba energijos įsisavinimą šilumos pavidalu.
Remiantis šilumos skirtumais pasirinkimu ar absorbcija exothermic. ir. \\ T endoterminis reakcijos.
Exothermic. Reakcijos - tokios reakcijos, kurių metu paskiriama (+ Q).
Endoterminės reakcijos - reakcijos, kai srautas, kurio šiluma absorbuojama (-Q).
Terminio poveikio reakcija (Q.) Skambinkite šilumos kiekiu, kuris yra išleistas arba absorbuojamas, kai sąveikauja tam tikro pradinių reagentų sąveika.
Termocheminė lygtis vadinama lygtimi, kurioje nurodomas cheminės reakcijos šiluminis poveikis. Taigi, pavyzdžiui, termocheminės yra lygtys:
Taip pat reikėtų pažymėti, kad termocheminės lygtys būtinai turi apimti informaciją apie agregatų būsenas reagentų ir produktų, nes tai priklauso nuo šiluminio poveikio prasmės.
Reakcijos šiluminio poveikio skaičiavimai
Tipiškos užduoties pavyzdys, skirtas rasti reakcijos šiluminį poveikį:
Su 45 g gliukozės sąveika su deguonies pertekliumi pagal lygtį
C6H 12 O 6 (TV.) + 6O 2 (G) \u003d 6CO 2 (g) + 6H 2 O (g) + q
700 kJ šilumos. Nustatyti terminį reakcijos poveikį. (Įrašykite numerį iki sveikojo skaičiaus.)
Sprendimas:
Apskaičiuokite gliukozės medžiagos kiekį:
n (C 6H 12 O 6) \u003d m (C 6H 12 O 6) / m (C6H 12 O 6) \u003d 45 g / 180 g / mol \u003d 0,25 mol
Tie. Kai 0,25 mol gliukozės sąveika su deguonimi yra pabrėžta 700 kJ šilumos. Nuo termocheminės lygties, pateiktos su sąlyga, iš to išplaukia, kad kai 1 mol gliukozės sąveika su deguonimi yra suformuota pagal šilumos kiekį Q (šiluminio poveikio reakcijos). Tada ši dalis yra teisinga:
0,25 mol gliukozės - 700 kJ
1 mol gliukozė - q
Nuo šios dalies lygtis atitinka:
0,25 / 1 \u003d 700 / q
Atsipalaiduokite, kuris, mes manome, kad:
Taigi, terminis poveikis reakcijos yra 2800 kJ.
Termocheminių lygčių skaičiavimai
Daugiau dažniau egzamino dėl termochemijos užduotys jau žinoma, kad šiluminio poveikio reikšmė jau žinoma, nes Ši sąlyga suteikia pilną termocheminę lygtį.
Šiuo atveju būtina apskaičiuoti arba šilumos išleistą / sugeriamą su žinomu kiekiu reagento arba produkto, arba, priešingai ,,,,, žinoma šilumos, reikia nustatyti masę, tūrį arba asmens priėmimo suma.
1 pavyzdys.
Pagal termocheminės reakcijos lygtį
3FE 3 O 4 (TV.) + 8AL (TV.) \u003d 9FE (TV.) + 4AL 2 O 3 (TV.) + 3330 kJ
buvo suformuota 68 g aliuminio oksido. Kokia šilumos suma buvo atskirta? (Įrašykite numerį iki sveikojo skaičiaus.)
Sprendimas Šis sprendimas
Apskaičiuokite aliuminio oksido medžiagos kiekį:
n (AL 2 o 3) \u003d m (AL 2 O 3) / m (AL 2 o 3) \u003d 68 g / 102 g / mol \u003d 0,667 mol
Pagal termocheminę lygtį reakcijos į 4 mol aliuminio oksido formavimo, 3330 kJ išsiskiria. Mūsų atveju susidaro 0,6667 mol aliuminio oksido. Nurodo tuo pačiu metu išleistos šilumos kiekį, per X CJ į proporciją:
4 MOLE AL 2 O 3 - 3330 kJ
0,667 mol al 2 o 3 - x kj
Ši dalis atitinka lygtį:
4 / 0,6667 \u003d 3330 / x
Sprendimas, kuris, suraskite, kad x \u003d 555 kj
Tie. Sudarant 68 g aliuminio oksido susidarymo pagal termocheminės lygtį, 555 kJ šiluma išsiskiria į būklę.
2 pavyzdys.
Dėl reakcijos, kurių termocheminė lygtis
4FES 2 (TV.) + 11O 2 (G) \u003d 8SO 2 (g) + 2FE 2 O 3 (televizorius) + 3310 kJ
1655 kJ šilumos. Nustatykite pažymėto sieros dioksido (N.u.) tūrį (l). (Įrašykite numerį iki sveikojo skaičiaus.)
Sprendimas Šis sprendimas
Pagal termocheminio atsako lygtį, 3310 CJ iki šilumos yra paryškintas 8 mol formuojant SO 2. Mūsų atveju buvo išleistas 1655 kJ šiluma. Leiskite tuo pačiu metu suformuotu medžiagos kiekiu, lygus x mol. Tada ši dalis yra teisinga:
8 mole taip 2 - 3310 kJ
x mol SO 2 - 1655 kJ
Iš kurių lygtis taip:
8 / x \u003d 3310/1655
Atsipalaiduokite, kuris, mes manome, kad:
Taigi, tuo pačiu metu susidariusios medžiagos kiekis yra 4 mol. Todėl jo tūris yra:
V (SO 2) \u003d V M ∙ N (SO 2) \u003d 22,4 l / mol ∙ 4 mol \u003d 89,6 l ≈ 90 l (Suapvalinkite iki viso, nes ji yra reikalinga.)
Galima rasti daugiau diskusijų užduočių dėl cheminės reakcijos šiluminio poveikio.
Terminis reakcijos efektas Šilumos kiekis, kuris yra išleistas arba absorbuojamas pagal cheminės reakcijos srautą. Tai gali būti n (p, t \u003d const) arba u (v, t \u003d const).
Jei yra paskirstyta šilumos reakcija, t.y. Entalpy sistema mažėja ( N. 0 ), tada reakcija vadinama exothermic.
Reakcijos lydi šilumos įsisavinimą, t.y. padidėjęs entalpių sistemoje ( N. 0), vadinamas E. ndothermal.
Kaip ir kitos valstybės funkcijos, entalpija priklauso nuo medžiagos kiekio, todėl ji yra gerai ( N) Paprastai nurodoma 1 mol medžiagų ir išreiškiama KJ / Mol.
Paprastai sistemos funkcijas nustato standartinės sąlygosBe standartinės būklės parametrų, yra įtraukta standartinė temperatūra t \u003d 298,15 k (25C). Dažnai temperatūra rodo žemesnio indekso pavidalu ().
5.3. Termocheminės lygtys. \\ T
Termocheminės reakcijos lygtys lygtys, kuriose yra nurodyta šiluminė efektinė, reakcijos sąlygos ir bendrosios medžiagos. Paprastai reakcijos entalpija nurodoma kaip šiluminis poveikis. Pavyzdžiui,
C (grafitas) + o 2 (dujos) \u003d CO 2 (dujos), N 0 298 \u003d 396 kJ.
Šiluminis poveikis gali būti parašytas reakcijos lygtyje:
C (grafitas) + o 2 (dujos) \u003d CO 2 (dujos) + 396 kJ.
Cheminės termodinamikoje dažniau naudojama pirmoji įrašymo forma.
Termocheminių lygčių savybės.
1. Šiluminis poveikis priklauso nuo reagento masės, po-
paprastai jis apskaičiuojamas vienam MOL. Šiuo atžvilgiu, termocheminės lygtys, kurias galite naudoti daliniai koeficientai. Pavyzdžiui, už vieną maldos chlorido, termocheminė lygtis yra parašyta taip:
½h 2 + ½cl 2 \u003d hcl, H 0 298 \u003d 92 kJ
arba H 2 + Cl 2 \u003d 2HSL, H 0 298 \u003d 184 kJ.
2. Šiluminis poveikis priklauso nuo bendros reagentų būsenos; Jis nurodomas termocheminių indekso lygtyse: j. Skystis g. dujinis, t. kieta arba. \\ t į - kristalinė r. - ištirpinti.
Pavyzdžiui: H 2 + ½ o 2 \u003d H 2 O (G), N 0 298 \u003d -285,8 kJ.
H 2 + ½ o 2 \u003d H 2 O (G), N 0 298 \u003d 241,8 kJ.
3. Su termocheminėmis lygtimis galite gaminti algebrinius veiksmus (jie gali būti pridėta, išskaičiuoti, dauginti bet kokius koeficientus kartu su šiluminio poveikio).
Termocheminės lygtys yra visiškai paprastos, atspindi reakcijos pokyčius jie rodo ne tik kokybinę ir kiekybinę reagentų ir produktų sudėtį, bet ir kiekybinį energijos transformaciją, kurią ši reakcija lydi.
5.4. HESS ir jo tyrimo įstatymas
Termocheminių skaičiavimų pagrindas yra atviro Rusijos mokslininko Hesse G. I. (1841) teisė. Jo esmė: cheminės reakcijos šiluminis poveikis priklauso tik nuo pradinės ir galutinio sistemos būklės, tačiau nepriklauso nuo proceso greičio ir kelio, tai yra nuo tarpinių etapų skaičiaus. Tai visų pirma reiškia, kad termocheminės reakcijos gali būti sulankstytos kartu su jų šiluminiais efektais. Pavyzdžiui, CO 2 anglies ir deguonies susidarymas gali būti pateiktas tokia schema:
C + O. 2 n 1. SO 2 1. C (grafikas.) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g), N 0 1 \u003d 396 kJ.
2. C (grafikas.) + 1/2O 2 (g) \u003d CO (g), n 0 2 \u003d x kj.
n 2 n 3
3. CO (g) + 1 / 2O 2 (g) \u003d CO 2 (g), N 0 3 \u003d 285,5kj.
CO +.½ Apie tai 2
Visi šie trys procesai yra plačiai naudojami praktikoje. Kaip yra žinoma, terminis poveikis CO 2 (n 1) ir CO (n 3) degimo nustatoma eksperimentiškai. Neįmanoma eksperimentiškai įvertinti CO (n 2) šiluminio poveikio, nes su anglies degimo deguonies trūkumo sąlygomis susidaro CO ir CO 2 mišinys. Tačiau galima apskaičiuoti CO formavimo iš paprastų medžiagų susidarymo reakcijos entalpiją.
Iš HESS įstatymo matyti, kad H 0 1 \u003d H 0 2 + H 0 3. Taigi,
H 0 2 \u003d H 0 1 H 0 3 \u003d 396 (285,5) \u003d 110,5 (kJ) yra išskirtinė vertė
Taigi, naudojant GESS įstatymą, galima rasti reakcijų šilumą, kurių negalima nustatyti eksperimentiškai.
Termocheminiuose skaičiavimuose yra plačiai naudojami du GESS įstatymo pasekmės. Pirma, reakcijos šiluminis poveikis yra lygus reakcijos produktų susidarymo entalpijos sumai, atėmus šaltinio cheminių medžiagų (reagentų) formavimo dydį.
N. 0 h.r. = n. prod. · H. 0 ƒ Prod. - n. iSX. · N. 0 ƒ reagentai ,
kur n medžiagos kiekis; n 0 ƒ standartinis medžiagos formavimo standartinis entalpija.
Formavimo reakcijos šiluminis poveikis 1 mol sudėtingos medžiagos iš paprastų medžiagų, nustatytos standartinėmis sąlygomis, yra vadinama standartiniu šios medžiagos formavimo (n 0 vaizdu arba 0 ƒ kj / mol).
Kadangi neįmanoma nustatyti absoliutaus medžiagos entalpijos, tada matavimams ir skaičiavimams, būtina nustatyti nuorodos pradžią, ty sistemą ir sąlygas, kurioms taikoma vertė : n \u003d 0. Termodinamikoje paprastų medžiagų valstybės laikomos nuorodos pradžia savo stabiliausiomis formomis įprastomis sąlygomis - standartinėje būsenoje.
Pavyzdžiui: n 0 ƒ (O 2) \u003d 0, bet n 0 ƒ (o 3) \u003d 142,3 kJ / mol. Standartiniai formavimo entalspijos yra apibrėžiamos daugeliui medžiagų ir atliekamas informacinėse knygose (5.1 lentelė).
Apskritai, už AA + BB reakciją \u003d SS + DD entalpias, pagal pirmąjį pasekmę, yra nustatoma pagal lygtį:
H 0 298 val. \u003d (CN 0 ƒ, C + DN 0 ƒ, E) (AH 0 ƒ, A + VH 0 ƒ, b).
Antrasis GESS teisės pasekmė yra susijusi su organinėmis medžiagomis. Reakcijos šiluminis poveikis, susijęs su organinėmis medžiagomis, yra lygi šilumos deginimui reagentams, atėmus produktų degimo šilumą.
Tuo pačiu metu degimo šiluma nustatoma visiško prielaidos
degiklis: anglis yra oksiduojamas į CO2, vandenilis iki h 2 o, azoto į N 2.
Šiluminis poveikis oksidacijos reakcijos į deguonies elementus įtraukti į cheminę medžiagą prieš pradedant aukštesnių oksidų susidarymo yra vadinamas Šios medžiagos degimo šiluma(n 0 sg). Akivaizdu, kad degimo o 2, CO2, H 2 O, N 2 šiluma yra lygi nuliui.
5.1 lentelė.
Kai kurių medžiagų termodinaminės konstantos
|
Esmė |
n 0 f, 298, kj / mol |
S 0 298, J / Molk |
g 0 f, 298, kj / mol |
Esmė |
n 0 f, 298, kj / mol |
J / Molk. |
g 0 f, 298, |
|
C (grafitas) | |||||||
Pavyzdžiui, etanolio degimo šiluma
C2H 5 OH (G) + 3O 2 \u003d 2CO 2 + 3H 2 O (G)
H 0 x.r. \u003d H 0 Сг (C2H 5 OH) \u003d 2N 0 ƒ, (CO 2) + 3N 0 ƒ, (H2 O) n 0 ƒ, (C2H 5 OH).
n 0 sg (C2H 5 OH) \u003d 2 (393,5) + 3 (241,8) - (277,7) \u003d 1234,7 kJ / mol.
Degimo šiluma taip pat pateikiama informacinėse knygose.
1 pavyzdys.Nustatyti etanolio dehidratacijos reakcijos šiluminį poveikį
H 0 SG (C2H 4) \u003d 1422.8; H 0 SG (H 2 O) \u003d 0; н 0 Сг (C2H 5 OH) \u003d 1234,7 (KJ / Mol).
Sprendimas.Mes rašome reakciją: C2H 5 OH (G) \u003d C2H 4 + H 2 O.
Pagal antrą pasekmę nustatome degimo šilumos šilumos efektą, kuris rodomas kataloge:
H 0 298 x.R \u003d H 0 Сг (C2H 5 OH) h 0 Сг (C2H 4) H 0 sg (H 2 O) \u003d \u003d
1234,7 + 1422.8 \u003d 188,1 kJ / mol.
Terminių savybių charakteristikų technikoje atskiros rūšys kuras paprastai naudoja juos kaloringa vertė.
Kaloringa vertė Kuras vadinamas šiluminiu efektu, kuris atitinka masinio vieneto (1 kg) degimo kieto ir skysto kuro arba tūrio vienetus (1 m 3) dujiniam kurui (5.2 lentelė) degimo (5.2 lentelė).
5.2 lentelė.
Kai kurių kalorijų vertė ir sudėtis
bendros kuro rūšys
|
Kaloringa vertė |
||||
|
deguonis | ||||
|
Antracitas * | ||||
|
Medžiai. Anglis. \\ T | ||||
|
Pri Dujos | ||||
|
Žalia nafta | ||||
* Anthracine - akmens anglis su didžiausiu anglies kiekiu (94-96%).
Vandenilis yra efektyviausias cheminis energijos vežėjas energetikos, transporto ir būsimos technologijos, nes ji turi labai didelę kaloringumą (4.2 lentelė), jis yra gana lengva transportuoti, ir tik vanduo susidaro, t. Y.. Tai yra "grynas" degi, nesukelia oro taršos. Tačiau per mažas vandenilio kiekis gamtoje yra trikdomas su plačiai paplitęs kaip energijos šaltinis laisvoje būsenoje. Dauguma vandenilio gaunama vandens ar angliavandenilių skilimo. Tačiau toks skilimas reikalauja daug energijos suvartojimo ir praktiškai, dėl šilumos nuostolių gauti vandenilį, būtina išleisti daugiau energijos nei galima gauti. Ateityje, jei sugebėsite sukurti didelius ir pigius energijos šaltinius (pvz., Dėl branduolinių ar saulės energijos technologijų kūrimo), jo dalis bus naudojama vandeniliui gauti. Daugelis mokslininkų yra įsitikinusi, kad ateities energija yra vandenilio energija.
Naudodamiesi GESS įstatymu ir jo pasekmėmis, galima nustatyti daug kiekių, įskaitant tuos, kurie nėra nustatyti eksperimentiškai, jei reakcija į nežinomą vertę galima gauti sulankstant kitas reakcijas su žinomomis charakteristikomis.
2 pavyzdys.Remiantis CH4 degimo šilumu (n 0 sg \u003d 890CH / mol) ir H2 (n 0 sg \u003d 286 kJ / mol), apskaičiuoti dujų, kuriose yra 60% vandenilio ir 40, kaloringumą % metano ch 4.
Sprendimas Šis sprendimas. Mes rašome termochemines sąlygas degimo reakcijų:
1) H 2 + ½o 2 \u003d H2 O (G); n 0 f (H 2 O) \u003d 286 kJ / mol;
CH4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2N 2 O (g); n 0 2
H 0 2 \u003d H 0 ƒ, (CO 2) + 2N 0 ƒ, (H2 0) N 0 ƒ, (CH4) \u003d 3932. 286 + 75 \u003d 890 kJ / mol.
1M 3 dujos yra 600l H 2 ir 400L CH4, kuris yra 2 komponentas 4. Dujų kaloringumo vertė bus:
kJ / m 3.
3 pavyzdys.Naudojant 5.1 lentelę, apskaičiuoti etileno degimo reakcijos šiluminį poveikį: C2H 4 + 3O 2 \u003d 2 + 2n 2 O (G).
Sprendimas.Nuo 5.1 lentelės, mes užrašome apie reakcijos dalyvaujančių medžiagų formavimo vertybes (KJ / Mol):
H 0 ƒ, CO 2 \u003d 393,5; н 0 ƒ, C2, C2H 4 \u003d 52,3; H 0 ƒ, h 2 o \u003d 241.8.
(Prisiminkite, kad paprastų medžiagų susidarymo entalas yra nulis.)
Pagal GESS įstatymo pasekmes (4.4):
H 0 298 x.r \u003d n prod · n 0 ƒ, prod n · n 0 ƒ, ex \u003d 2n 0 ƒ, CO2 + 2N 0 ƒ, h 2 ON 0 ƒ, C2N 4 \u003d
2. (393,5) + 2. (241.8) 52,3 \u003d 1322.9 kJ.
4 pavyzdys.Remiantis šilumišku reakcijos poveikiu
3sao (t) + P2 O 5 (t) \u003d CA 3 (po 4) 2 (t), n 0 \u003d 739 kJ,
nustatykite kalcio ortofosfato formavimo entalpiją.
Sprendimas.Dėl GESSA įstatymo pasekmė:
H 0 298 x.r \u003d n 0 ƒ, CA 3 (PO 4) 2 (3N 0 ƒ, SAA + N 0 ƒ, P 2 O 5).
Nuo stalo. 4.1: n 0 ƒ, (SAO) \u003d 635,5; n 0 ƒ, (P2 O 5) \u003d 1492 (KJ / Mol).
н 0 ƒ, CA 3 (PO 4) 2 \u003d 739 + 3. (635,5) 1492 \u003d 4137,5 kJ / mol.
5 pavyzdys.Rašykite termocheminę lygtį kietojo sieros į N 2 O, jei yra žinoma, kad 66,9 kj šiluma išsiskiria deginant sieros (tai daroma prielaida, kad matuojant šilumą, produkto temperatūra sumažinama iki the temperatūros reagentai, lygūs 298 k).
Sprendimas.Norint sudeginti termocheminę lygtį, būtina apskaičiuoti reakcijos šiluminį poveikį:
S (t) + 2n 2 O (g) \u003d taip 2 (g) + 2n 2 (g); h 0 \u003d x kj.
Atsižvelgiant į problemos būklę, žinoma, kad su 16 g sieros degimo, 66,9 kJ išsiskiria, ir 32 g sieros dalyvauja reakcijoje. Mes kompiliuojame proporciją:
16g 66,9 kJ.
32g x kJ x \u003d 133,8 į j.
Taigi, termocheminė lygtis yra parašyta kaip:
S (t) + 2n 2 O (g) \u003d SO2 (g) + 2n 2 (g), n 0 x..r. \u003d 133,8 kJ.
(Kadangi išryškinama šiluma, reakcija yra egzoterminė, n 0 0).
6 pavyzdys.Koks šilumos kiekis yra paryškintas su 5,6 litrų vandenilio junginiu su chloru (n. Y.), jei vandenilio chlorido susidarymo entalpija yra lygi 91,8 kJ / mol (produktų ir reagentų temperatūra yra 25 С).
Sprendimas.0 ƒ, (HCl) \u003d -91,8 kJ / mol, tai reiškia, kad formuojant vieną maldą HCl iš paprastų medžiagų, 91,8 kJ šiluma yra išskiriama, o tai atitinka termocheminę lygtį:
½lt 2 + ½ h 2 \u003d HCl, H 0 ƒ \u003d 91,8 kJ.
Jis gali būti vertinamas iš lygties, kad 0,5 mol H2 yra suvartojama gauti 1 mol 2, t.y. 0,5 · 22,4 l \u003d 11,2 l. Mes kompiliuojame proporciją:
11,2 l 91,8 kJ
5,6 l xx \u003d 45,19 kJ.
Atsakymas: 45,19 kJ šiluma bus skirta.
7 pavyzdys.Nustatykite geležies (III) oksido formavimo entalpiją, remiantis trimis termocheminėmis lygtimis (nenaudoti nuorodos):
FE 2 O 3 + 3CO \u003d 2FE + 3CO 2, N 0 1 \u003d 26,5 kJ;
C (grafitas) + ½o 2 \u003d CO, N 0 2 \u003d 110,4 kJ;
CO 2 \u003d C (grafitas) + o 2, N 0 3 \u003d + 393,3 kJ.
Sprendimas:Mes rašome lygtį, šiluminį poveikį, kurį reikia nustatyti:
4fe + 3o 2 \u003d 2fe 2 o 3; n 0 4 \u003d 2x kj.
Norint gauti ketvirtąsias keturias lygtis nuo pirmųjų trijų lygčių, 1 lygtis) yra padauginta iš (2), ir 2 lygtis) ir 3) - nuo (6) ir sulenkite:
1) 4fe + 6CO 2 \u003d 2FE 2 O 3 + 6CO, N 0 1 \u003d 2 · (+26,5) kJ;
2) 6CO \u003d 6C (grafitas) + 3O 2, N 0 2 \u003d 6 · (+110.4) kJ;
3) 6C (grafitas) + 6O 2 \u003d 6Co 2, n 0 3 \u003d 6 · (393.3) kj;
N 0 4 \u003d 2N 0 1 + 6N 0 2 + 6N 0 3 \u003d +53 + 662,42359,8 \u003d 1644,4 kJ.
Taigi jis 0 ƒ (Fe 2 o 3) \u003d 822,2 kJ / mol.
ĮVADAS. \\ T
Cheminių reakcijų šiluminis poveikis yra būtinas daugeliui techninių skaičiavimų. Jie randa didelį naudojimą daugelyje pramonės šakų, taip pat karinių pokyčių.
Šio kurso darbų tikslas - ištirti praktinį šiluminio poveikio taikymą. Mes apsvarstysime kai kurias jo naudojimo galimybes ir išsiaiškinsime, kaip svarbu cheminių reakcijų šiluminio poveikio naudojimui kuriant šiuolaikines technologijas.
Cheminės reakcijos šiluminis poveikis
Kiekviena medžiaga žino tam tikrą energijos kiekį. Su šia cheminių medžiagų nuosavybe jau susiduriame su pusryčiais, pietums ar vakariene, nes maisto produktai leidžia mūsų kūnui naudoti įvairius cheminius junginius, esančius maisto produktuose. Ode ši energija paverčia judesiu, darbu, palengvina pastovią (ir gana aukštą!) Kūno temperatūrą.
Vienas iš garsiausių mokslininkų, dirbančių termochemijos srityje, yra Bertlo. Burtlo- profesorius prie aukščiausios farmacijos mokyklos chemijos Paryžiuje (1859). Apšvietos ir užsienio reikalų ministras.
Nuo 1865 m. Bertllo aktyviai užsiima termochemija, atliko didelius kalorimetrinius tyrimus, kurie vadovavo "kalorimetrinės bombos" (1881) išradimui; Jis priklauso "egzoterminių" ir "endoterminių" reakcijų koncepcijai. Bertlo gavo išsamius duomenis apie šiluminį poveikį daugeliui reakcijų, skilimo šilumos ir daugelio medžiagų susidarymo.
"Berthlo" tiria sprogmenų poveikį: sprogimo temperatūrą, degimo lygį ir sprogiosios bangos sklaidą ir kt.
Cheminių junginių energija daugiausia orientuota į chemines obligacijas. Sunaikinti ryšį tarp dviejų atomų, būtina išleisti energiją. Kai susidaro cheminis ryšys, Energija skiriama.
Bet kokia cheminė reakcija yra kai kurių cheminių obligacijų ir kitų formavimo lūžimas.
Kai dėl cheminės reakcijos, energija yra paleidžiama formuojant naujas obligacijas, nei buvo būtina sunaikinti "senas" obligacijas šaltinių medžiagose, tada energijos perteklius išleidžiamas kaip šiluma. Pavyzdys yra degimo reakcija. Pavyzdžiui, gamtinių dujų (Metanas CH4) nudegina oro deguonyje su akcentuojant didelį kiekį šilumos (1a pav.). Tokios reakcijos yra egzoterminės.
Reakcijos, tekančios su šilumos išlaisvinimu, rodo teigiamą šiluminį poveikį (Q\u003e 0, DH<0) и называются экзотермическими.
Kitais atvejais pradinių medžiagų obligacijų sunaikinimas reikalauja energijos daugiau nei ji gali būti izoliuota formuojant naujus ryšius. Tokios reakcijos atsiranda tik tada, kai energija yra dydžio iš išorės ir yra vadinami endoterminiu.
Reakcijos, kurios ateina su šilumos absorbcija iš aplinkos (q<0, DH>0), i.e. Su neigiamu šiluminiu efektu, endoterminiu.
Pavyzdys yra anglies oksido (II) CO ir vandenilio H 2 formavimas iš anglies ir vandens, kuris atsiranda tik kai šildomas (1B pav.).
Fig. 1a, b. Cheminių reakcijų įvaizdis naudojant molekulių modelius: a) Exoterminė reakcija, b) endoterminė reakcija. Modeliai yra aiškiai parodyta, kiek senų ir naujų cheminių obligacijų sunaikinama nepakitusiais atomų tarp jų.
Taigi bet kokia cheminė reakcija lydi išsiskyrimą arba energijos įsisavinimą. Dažniausiai energija išleidžiama arba absorbuojama šilumos pavidalu (rečiau - šviesos ar mechaninės energijos pavidalu). Šį šilumą galima matuoti. Matavimo rezultatas išreiškiamas kilogrzhoaules (KJ), kad būtų galima melstis reagentas arba (rečiau) meldžiant reakcijos produktui. Tokia vertė vadinama reakcijos šiluminiu poveikiu.
Šiluminis poveikis yra šilumos, skirtos ar absorbuojamas chemijos sistema, kai į jį patenka cheminė reakcija.
Šiluminį poveikį nurodomas simboliai q arba dh (q \u003d -dh). Jo vertė atitinka skirtumą tarp pradinių ir galutinių būsenų reakcijos energijos:
Dh \u003d huk .- hisch. \u003d EKON.- EIR.
Piktogramos (G), g) žymi dujines ir skystas medžiagų būklę. Pavadinimas (televizija) arba (K) - kieta, kristalinė medžiaga, (vandeninė) - ištirpinta vandens medžiaga ir kt.
Esama esminė cheminės medžiagos bendra būsena. Pavyzdžiui, vandenilio degimo reakcija, vanduo iš pradžių susidaro poros (dujinės būklės) forma, kurio kondensacija gali būti tam tikra energijos suma. Todėl vandens susidarymo skysčio pavidalu, matuojamas reakcijos šiluminis poveikis bus šiek tiek didesnis nei tik garo susidarymui, nes garo kondensacijos metu vis dar yra šilumos dalis.
Taip pat naudojamas tam tikras reakcijos šiluminio poveikio atvejis - degimo šiluma. Nuo pat vardo matyti, kad degimo šiluma yra apibūdinti medžiagą, naudojamą kaip degalus. Degimo šiluma reiškia 1 krūva kuro medžiagos (redukuojančio agento oksidacijos reakcijos), pavyzdžiui:
|
acetilenas |
Šilumos degimo acetilenas |
Energija (e) saugoma molekulių gali būti atidėtas ant energijos masto. Šiuo atveju reakcijos šiluminis poveikis ( e) gali būti rodomas grafiškai (2 pav.).
Fig. 2. Grafinis vaizdas šiluminio poveikio (Q \u003d E): a) Exoterminis vandenilio degimo reakcija; b) vandens skaidymo endoterminė reakcija pagal elektros srovės veikimą. Reakcijos koordinatė (horizontalios ašies diagramos) gali būti laikoma, pavyzdžiui, kaip konversijos laipsnį medžiagų (100% - visiškai konvertuoti šaltinių medžiagų).
Cheminių reakcijų lygtys
Cheminių reakcijų lygtys, kurioje kartu su reagentais ir produktais, įrašytais ir terminio poveikio reakcijos yra vadinama termocheminės lygtys.
Termocheminių lygčių ypatumas yra ta, kad dirbant su jais galite perduoti medžiagų formules ir šiluminio poveikio dydį iš vienos lygties dalies į kitą. Su įprastinėmis cheminėmis reakcijos lygtimis, neįmanoma veikti kaip taisyklė.
Taip pat leidžiama naudoti vyrų pridėjimą ir atimti termocheminių lygčių. Taip atsitinka, kad būtų galima nustatyti šiluminį poveikį reakcijų, kurios yra sudėtingos arba negali būti matuojamas patirtimi.
Pateikite pavyzdį. Laboratorijoje yra labai sunku įgyvendinti " gryna forma"Metano CH4 gamybos reakcija tiesioginiu anglies junginiu su vandeniliu:
C + 2H 2 \u003d SH 4
Bet jūs galite daug sužinoti apie šią reakciją su skaičiavimų pagalba. Pavyzdžiui, sužinoti, ši reakcija bus exo- arba endoterminis, ir net kiekybiškai apskaičiuoti šiluminio poveikio dydį.
Metano, anglies ir vandenilio degimo reakcijų šiluminis poveikis yra žinomi (šios reakcijos yra paprastos):
a) sh 4 (g) + 2o 2 (g) \u003d CO2 (g) + 2H 2 O (g) + 890 kJ
b) C (TV) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g) + 394 kJ
c) 2 val. 2 (g) + o 2 (g) \u003d 2 val. 2 o (g) + 572 kJ
Išleisti paskutines dvi lygtis (B) ir (b) nuo lygties (a). Kairiosios lygtys bus išskaičiuotos iš kairės, dešinėje - nuo dešinės. Tuo pačiu metu visi O 2 molekulės, CO 2 ir H 2 O. bus sumažintas: mes gauname:
SH 4 (g) - C (TV) - 2 val. 2 (g) \u003d (890 - 394 - 572) kJ \u003d -76 kJ
Ši lygtis atrodo šiek tiek neįprasta. Padauginkite abi dalis lygtį (-1) ir perkelti CH 4 į dešinę pusę su priešingu ženklu. Mes gauname metano susidarymo lygtį iš anglies ir vandenilio, mes turime:
C (TV) + 2H2 (g) \u003d CH4 (g) + 76 kJ / mol
Taigi, mūsų skaičiavimai parodė, kad šiluminis poveikis metano susidarymo nuo anglies ir vandenilio yra 76 kJ (vienam metano Mol), ir šis procesas turi būti exothermic (energijos šioje reakcijoje bus išleista).
Svarbu atkreipti dėmesį į tai, kad tik medžiagos, kurios yra toje pačioje bendroje būsenoje, gali būti deded ir supjaustyti termocheminės lygtys termocheminės lygtys, kitaip mes klysta, kad nustatytų šilumos poveikį perėjimo šilumui nuo viena suvestinė būsena į kitą.
Pagrindiniai termochemijos įstatymai
Chemijos skyrius, užsiimantis energijos konversijos cheminėse reakcijose, vadinamas termochemija.
Yra du svarbiausi termochemijos įstatymai. Pirmasis iš jų Lavoio Laplaso įstatymas yra suformuluotas taip:
Tiesioginės reakcijos šiluminis poveikis visada yra lygus atvirkštinio reakcijos šiluminiam poveikiui priešingam ženklui.
Tai reiškia, kad bet kurio junginio susidarymas yra išleistas (absorbuojamas) tiek daug energijos, kaip absorbuojamas (išleistas) pradžioje ant pradinių medžiagų. Pavyzdžiui:
2H2 (g) + o 2 (g) \u003d 2 val. 2 o (g) + 572 kJ (vandenilio deginimas deguonyje)
2 H 2 O (G) + 572 KJ \u003d 2H 2 (g) + o 2 (g) (elektros smūgio išplėtimas)
Lavoisier Laplaso įstatymas yra energijos išsaugojimo įstatymo pasekmė.
Antrasis termochemijos įstatymas buvo suformuluotas 1840 m., Rusijos akademiką I. HESSOM:
Reakcijos šiluminis poveikis priklauso tik nuo pirminės ir galutinės medžiagos būklės ir nepriklauso nuo tarpinių proceso etapų.
Tai reiškia, kad bendras iš eilės reakcijų serijos šiluminis poveikis bus toks pat kaip ir bet kurioje kitoje reakcijų serijoje, jei šių eilučių pradžioje ir pabaigoje tos pačios šaltinio ir baigtinės medžiagos. Šie du pagrindiniai įstatymai termochemija suteikia termochemines lygtis su matematiniu panašumu, kai reakcijų nariai gali būti perduodami iš vienos dalies į kitą, įdėti pakartotinį įvertinimą, atimti ir sumažinti cheminių junginių formules. Tuo pačiu metu būtina atsižvelgti į reakcijos lygčių koeficientus ir nepamirškite, kad su pažemintos ar sumažintos kandys turėtų būti toje pačioje bendroje būsenoje.
Terminio poveikio naudojimas praktikoje
Daugeliui techninių skaičiavimų reikia cheminių reakcijų šiluminio poveikio. Pavyzdžiui, apsvarstykite galingą Rusijos raketą "Energy", galinčią patekti į kosminius laivus ir kitas naudingas krovinius į orbitą. Varikliai Vienas iš jo žingsnių veikia suskystintų dujų - vandenilio ir deguonies.
Tarkime, mes žinome, kad darbas (CJ), kuris turės išleisti raketų pristatymą su kroviniu iš žemės į orbitą, jis taip pat žinoma, kad įveiktų atsparumą oro ir kitoms energijos sąnaudoms skrydžio metu. Kaip apskaičiuoti reikalingą vandenilio ir deguonies tiekimą, kuris (suskystintose valstybėje) naudojamos šioje raketoje kaip kuro ir oksidatorių?
Be vandens susidarymo nuo vandenilio ir deguonies reakcijos šiluminio poveikio, sunku apsunkinti. Galų gale, šiluminis poveikis yra tai, kad labiausiai energija, kuri turėtų atsiimti raketą orbitoje. Raketų degimo kamerose, ši šiluma virsta kinetine energija susmulkintų dujų molekulių (garo), kuri nutraukia ant purkštukų ir sukuria reaktyvią traukos.
Chemijos pramonėje reikia šilumos efektų, norint apskaičiuoti šilumos kiekį, kad būtų galima šildyti reaktorius, kuriuose ateina endoterminės reakcijos. Energetikos sektoriuje su šilumos deginimu deginant šiluminės energijos gamyba apskaičiuojama.
Gydytojai mitybos specialistai naudoja terminį oksidacijos poveikį maisto produktai Ode, kad kompiliuotumėte teisingą maistinę mitybą ne tik pacientams, bet ir sveikiems žmonėms - sportininkams, įvairių profesijų darbuotojams. Pagal tradicijas, o ne Jouley, bet kiti energijos vienetai - kalorijos (1 cal \u003d 4,1868 j). Energijos kiekis maisto susijęs su bet kokia maisto produktų masė: iki 1 g, iki 100 g ar net standartinės pakuotės produkto. Pavyzdžiui, ant stiklainių etiketėje su kondensuotu pienu, galite perskaityti šį užrašą: "320 kcal / 100 g" kalorijų kiekis ".
Šiluminis poveikis apskaičiuojamas gaudant monometilaniliną, kuriame nurodoma pakeistų aromatinių aminų klasė. Pagrindinė monometilanilino naudojimo sritis yra benzino anti-smūgio priedas. Dažų gamyboje galima naudoti monometilaniliną. Prekių monometilanilinas (N-metilinylin) skiriamas nuo katalizatoriaus periodiniu arba nuolatiniu ištaisymu. Terminis poveikis reakcijos ΔH \u003d -14 ± 5 \u200b\u200bkJ / mol.
Karščiui atsparios dangos
Aukštos temperatūros metodų kūrimas sukelia poreikį sukurti ypač atsparias medžiagas. Ši užduotis gali būti išspręsta naudojant ugniai atsparius ir atsparaus karščiui metalus. Intermetallic Covers pritraukti daugiau ir daugiau dėmesio, nes jie turi daug vertingų savybių: atsparumas oksidacijai, agresyviems lydymams, šilumai ir kt. Palūkanos yra didelė šių junginių formavimo iš jų elementų sudedamųjų dalių exothermic. Yra du būdai, kaip naudoti exotermatiškumą dėl intermetalinės formavimo reakcijos. Pirmasis gauna kompozicinius, dviejų sluoksnių miltelius. Kai šildant miltelių komponentai patenka sąveika, o egzoterminės reakcijos šiluma kompensuoja dalelių, pasiekiančių apsaugotą paviršių visiškai išlydytą valstiją ir formuojant žemą briauną, tvirtai išlenktą su danga. Kitas variantas gali būti mechaninio miltelių mišinio taikymas. Su pakankamu dalelių šildymu, jie patenka į sluoksnį. Jei šiluminis poveikis yra reikšmingas, jis gali sukelti dengimo sluoksnio savarankišką pasodinimą, tarpinio difuzijos sluoksnio, kuris padidina tempiamąjį stiprumą, susidarymą, sukuriantį tankią, mažą dengiamą dengimo konstrukciją. Tai yra kompozicijos, sudarančios intermetalinę danga su dideliu šiluminiu poveikiu ir turintys daug vertingų savybių - atsparumas korozijai, pakankamas atsparumas karščiui ir atsparumui dilimui, pritraukia nikelio aliuminio, ypač NIAL ir NI 3 al. NIAL formavimas lydi maksimalų šiluminį poveikį.
Deimantų termocheminis metodas
"Thermochemical" metodas buvo gautas dėl to, kad jis teka aukštesnėje temperatūroje, ir jis grindžiamas deimantų cheminių savybių naudojimu. Šis metodas atliekamas taip: deimantas patenka į liestis su metalu, galinčiu ištirpinti anglies, ir tam, kad ištirpintų ar gydymo procesas nuolat, jis atliekamas dujų atmosferoje, kuri sąveikauja su anglimi ištirpintas metalo, bet ne reaguoja tiesiai į deimantus. Šiame procese šiluminio poveikio dydis užima didelę vertę.
Norint nustatyti optimalias deimantų termocheminio gydymo sąlygas ir nustatyti metodo galimybes, buvo būtina išnagrinėti tam tikrų cheminių procesų mechanizmus, kurie, kaip parodė literatūros analizę, nebuvo ištirti. Ypač konkretesnis deimantų termocheminio gydymo tyrimas, visų pirma nepakankamai žinant pačios deimantų savybes. Bijojo jį sugadinti šildymu. Deimantų šiluminio stabilumo tyrimai buvo atlikti tik pastaraisiais dešimtmečiais. Nustatyta, kad deimantai, kuriuose nėra intruatoriaus neutralioje atmosferoje arba vakuume, gali būti pakenkta be jokios žalos iki 1850 m. "C", ir tik aukščiau.
"Almaz" yra geriausia ašmenų medžiaga dėl unikalaus kietumo, elastingumo ir mažos trinties biologiniais audiniais. Deimantų peiliai veikia palengvina operacijas, sumažina 2-3 kartus nuo gabalų gijimo terminų. Pasak ISTK mikrochirurgijos akių, peilių, aštrintos termocheminiu būdu, yra ne tik prastesnės, bet ir pranoksta geriausius užsienio mėginius. Tūkstančiai operacijų jau buvo atlikti termochemiškai aštrinti peiliai. Deimantiniai peiliai skirtingų konfigūracijų ir dydžių gali būti taikomas kitose srityse medicinos, biologijos. Taigi, vaistų gamybai elektronų mikroskopija naudoja mikrotomes. Didelė elektronų mikroskopo skiriamoji geba daro specialius reikalavimus vaistų pjaustymo storai ir kokybei. Deimantiniai mikrotomai, aštrinti termocheminiu metodu, leiskite jums padaryti norimos kokybės skyrius.
Technogeninės žaliavos cemento gamybai
Tolesnis cemento gamybos intensyvinimas apima plačią energijos ir išteklių taupymo technologijų diegimą naudojant įvairias pramonės šakas atliekas.
Apdorojant "Skarn-Magnetite" rūdą, išskiriamos sauso magnetinio atskyrimo (SMS) uodegos, kurios yra pasėlių medžiaga, kurių grūdų dydis yra iki 25 mm. SMS uodegos turi gana stabilų cheminę sudėtį, WT.%:
SiO 2 40 ... 45,
Al 2 o 3 10 ... 12,
FE 2 O 3 15 ... 17,
Cao 12 ... 13,
Mgo 5 ... 6,
Įrodyta galimybė naudoti SMS uodegą Portland Cemento klinkerio gamyboje. Gautus cementus pasižymi dideliu stiprumo rodikliais.
Terminis klinkerio formavimo (TEK) šiluminis poveikis apibrėžiamas kaip algebrinis endoterminių procesų šilumos kiekis (kalkakmenio deklarakmenis, molio mineralų dehidratacija, skysto fazės formavimas) ir egzoterminės reakcijos (pirito oksidacija, įvesta SMS uodegos, formuojant klinkerio fazės).
Pagrindiniai ventiliatoriaus magnetito rūdos sodrinimo cemento gamybai privalumai yra:
Žaliavų bazės išplėtimas dėl technogeninio šaltinio;
Gamtinių žaliavų taupymas išlaikant cemento kokybę;
Kuro ir energijos sąnaudų mažinimas klinkerio šaudymui;
Galimybė gaminti mažo energijos klinkerių;
Sprendžiant aplinkos problemas dėl racionalaus atliekų šalinimo ir sumažinti dujų išmetimą į atmosferą klinkerio šaudymo metu.
Biosensoriai
Bosensoriai yra jutikliai, pagrįsti imobilizuotais fermentais. Leiskite jums greitai ir kokybiškai išanalizuoti sudėtingus, daugiakomponentus medžiagų mišinius. Šiuo metu taip pat vis daugiau ir daugiau naudojimo daugelyje pramonės šakų mokslo, pramonės, žemės ūkio ir sveikatos priežiūros srityje. Dėl automatinių fermentinių analizės sistemų kūrimo pagrindas buvo naujausi fermologijos ir inžinerinio fermologijos paieška. Unikalios fermentų savybės yra specifiškumo specifiškumas ir didelė katalizinė veikla - prisideda prie šio analitinio metodo paprastumo ir didelio jautrumo, ir daug žinomų ir studijuotų fermentų leidžiama nuolat plėsti analizuojamų medžiagų sąrašą.
Enzyme mikrokalorimetrų jutikliai - naudoti terminį poveikį fermentinės reakcijos. Jį sudaro du stulpeliai (matavimas ir valdymas), užpildytu nešikliu su imobilizuotu fermentu ir įrengta termistoriais. Kai analizuojamas mėginys eina per matavimo kolonėlę, atsiranda cheminė reakcija, kurią lydi įrašytas šiluminis poveikis. Šis jutiklių tipas yra įdomus dėl savo universalumo.
Išvada
Taigi, išnagrinėjusi praktinį cheminių reakcijų šiluminio poveikio praktinį taikymą, jis gali būti sudarytas: šiluminis poveikis yra glaudžiai susijęs su mūsų kasdieniame gyvenime, jis yra nuolatinis tyrimas ir praktiškai nustato visas naujas programas.
Atsižvelgiant į šiuolaikines technologijas, šiltas poveikis nustatė savo naudojimą įvairiose pramonės šakose. Chemijos, karinės, statybos, maisto, kasybos ir daugelis kitų pramonės šakų naudoja šiluminį poveikį jų pokyčius. Jis naudojamas vidaus degimo varikliuose, šaldymo įrenginyje ir įvairiuose krosnių įrenginiuose, taip pat chirurginių prietaisų, karščiui atsparių dangos, naujų tipų statybinių medžiagų gamybai ir pan.
Šiuolaikinėmis sąlygomis nuolat besivystančių mokslo, mes matome daugiau ir daugiau naujų pokyčių ir atradimų gamybos srityje atsiradimą. Tai reiškia, kad visos naujos ir naujos cheminės reakcijos šiluminio poveikio taikymo sritys.
Juodasis E. A.
Bibliografija
Musabekov Yu. S., Marsen Bertlo, M., 1965 m.; Centenaire de Marcelin Berthelot, 1827-1927, p., 1929 m.
Patentas 852586 Rusijos Federacija. MKI 28 d 5/00. Metodas Modifikuoti diamonoje /A.grigoryev, S.Kh.lifshits, P.P.shamaev (Rusijos Federacija). - 2 s.
