Tepelný účinokTepelne, určené alebo absorbované termodynamické. Počas jazdy v ňom. │ Určené pod podmienkou, že systém nerobí žiadnu prácu (s výnimkou možnej expanznej operácie) a T-RY a produkty sú rovnaké. Vzhľadom k tomu, teplo nie je status f-quea, t.j. Pri prepínaní medzi stalmi závisí od prechodovej dráhy, potom vo všeobecnom prípade tepelný účinok nemôže slúžiť ako charakteristika špecifickej dávky. V dvoch prípadoch sa nekonečne malé množstvo tepla (elementárne teplo) D ia zhoduje s plnou diferenciálom stavu štátu: Pod Costancy Volume D Q \u003d DU (U-vnútorná energia), as stálosťou D Q \u003d DH ( H STALPIA SYSTÉMY).
Existujú prakticky dôležité dva typy tepelných účinkov --zothermo-izobarosh (s konštantným T-RE T a P) a izotermom-ISO-High (s konštantným t a objem V). Rozlišovať medzi diferenciálnymi a integrálnymi tepelnými účinkami. Diferenciálny termálny účinok je určený výrazmi:
kde u i, h i -ost. Čiastočného molárneho vnútra. Energie a; V i -shechiometric. Koef. (V i\u003e 0 pre výrobky, 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 produkcia. Endotermické, s reverzným znakom efekt-exotermickej. Dva typy účinkov sú spojené so vzťahom:
Teplotná závislosť tepelného účinku je uvedená, použitie A to-one, striktne povedané, vyžaduje znalosť čiastočného molárneho všetkého zúčastňovania R-B-B, avšak vo väčšine prípadov sú tieto hodnoty neznáme. Vzhľadom k tomu, že P-QII prúdi v skutočných P-nájazdoch a iných termodynamicky nedokonalých médiách, tepelné účinky, podobne ako iné, podstatne závisia od zloženia systému a experimentu. Podmienky vyvinuli prístup, ktorý uľahčuje porovnanie rôznych R-ciunov a systematiky tepelných účinkov. Tento cieľ je koncepcia štandardného tepelného efektu (označená). Pod štandardom sa chápe ako tepelný účinok (často hypticket-ki) za podmienok, keď sa všetci zúčastňujú na R-WA. Líšiť. A integrálne štandardné tepelné účinky sú vždy numericky zhodné. Štandardný termálny účinok sa ľahko vypočítať pomocou tabuľky štandardného tepla formovania alebo spaľovania tepla v-B (pozri nižšie). Pre neideatické médiá medzi skutočne meranými a štandardnými tepelnými účinkami existuje veľký rozdiel, že je potrebné mať na pamäti pri používaní tepelných účinkov v termodynamických výpočtoch. Napríklad pre alkalické diacetylid [(CH3CO) 2 NH (TV) + H20 (G) \u003d \u003d CH3 SOCH2 (TV) + CH3 COXY (G) +] 0,8 N. P-RE NaOH vo vodnom (58% hmotn.) Pri 298 na meraný termálny účinok DH1 \u003d - 52,3 KJ. Na to isté ist № za štandardných podmienok, bolo získané \u003d - 18.11 kJ /. Tak to znamená. Rozdiel je vysvetlený tepelnými účinkami sprevádzajúcimi IN-B v špecifikovanom R-rehele (teplo). Pre tuhé, kvapalné octové na vás a teplo sa rovná Acc .: D H 2 \u003d 13,60; D H 3 \u003d - 48,62; DH4 \u003d - 0,83 kJ /, SO \u003d D H 1-D H2-D H3 + DH4. Z príkladu zobrazeniaale že v štúdiách tepelných účinkov sú dôležité tepelné účinky súbežných fyzikálnych účinkov. procesy.
Štúdium tepelných efektov je najdôležitejšou úlohou. OSN. experiment. Metóda -Corkrymetria. Sovr. Zariadenie vám umožní študovať tepelné účinky v plynových, kvapalných a tuhých fázach, na hranici fázového oddielu, ako aj v komplexe. Systémy. Rozsah typických hodnôt meraných tepelných efektov sa pohybuje od stoviek J / sto KJ. V Tab. Kalorimetrich dáta. Merania tepelných účinkov niektorých R-častí. Meracie tepelné efekty, riedenie, rovnako ako teplo, umožňuje pohybovať sa z vlastne nameraných tepelných efektov na štandard.
Dôležitú úlohu patria k tepelným účinkom dvoch typov - teplo vzdelávania je zlúčenina. Jednoduché B-B a teplo spaľovania IN-B v čistej tvorbe vyšších prvkov, z ktorých spočíva v in-in. Tieto tepelné účinky sú uvedené štandardným podmienkam a tabuľky. S ich pomocou je ľahké vypočítať akýkoľvek tepelný účinok; Je rovný Algebraich. Množstvo tepla tvorby alebo tepla spaľovania všetkých účastníkov na R-Q:
Aplikácia tabuľkových množstiev 
Povoliťvypočítať tepelné účinky MN. Tisíce p-qii, hoci tieto hodnoty sú známe len pre niekoľko. Tisíc pripojení. Takýto spôsob výpočtu je však nevhodný pre P-CIUS s malými tepelnými účinkami, pretože odhadovaná malá hodnota získaná ako Algebraich. Množstvo niekoľkých Veľké hodnoty sa vyznačujú chybou, K-Paradiom pre ABS. Veľkosť môže prekročiť termálny účinok. Výpočet tepelných účinkov pomocou hodnôt 
Je založený na skutočnosti, že existuje stav štátu. To vám umožní robiť systémy ThermoHem. URI na určenie tepelného účinku požadovanej aktivity R (pozri). Vypočítajte takmer vždy štandardné tepelné efekty. Okrem vyššie uvedenej metódy sa výpočet tepelných efektov vykonáva teplotou závislosti - a
Rovnako ako jedna z fyzických charakteristík osoby je fyzická sila, najdôležitejšou charakteristikou akejkoľvek chemickej komunikácie je sila komunikácie, t.j. Energie.
Pripomeňme, že energetika chemickej väzby - táto energia, ktorá je pridelená pri tvorbe chemickej väzby alebo energie, ktorá je potrebné stráviť na zničenie tejto súvislosti.
Chemická reakcia všeobecne je konverzia jednej látky do iných. V dôsledku toho, počas chemickej reakcie, existuje lámanie niektorých spojení a tvorby druhých, t.j. Energie.
Základným zákonom fyziky uvádza, že energia nevyskytuje z ničoho a nezmizne bez stopy, ale prechádza len z jedného druhu do druhého. Na základe jeho univerzálnosti je tento princíp zjavne aplikovateľný na chemickú reakciu.
Tepelný účinok chemickej reakcie nazýva množstvo tepla,
pridelené (alebo absorbované) počas reakcie a vzhľadom na 1 mol reagoval (alebo výslednú) látku.
Termálny účinok je označený písmenom Q a spravidla sa meria v KJ / mol alebo kcal / mol.
Ak sa reakcia vyskytuje s uvoľňovaním tepla (Q\u003e 0), nazýva sa exotermická, a ak s absorpciou tepla (Q< 0) – эндотермической.
Ak je schematicky znázornený energetický profil reakcie, potom pre endotermické reakcie sú produkty nad energiu ako reagencie, a na exotermické - naopak, reakčné produkty sú umiestnené pod energiu (stabilnejšie) ako činidlá.
Je jasné, že čím väčšia látka reaguje, tým väčšie je množstvo energie oddelené (alebo absorbované), t.j. Tepelný účinok je priamo úmerný množstvu látky. Preto je postoj tepelného efektu na 1 mol látky spôsobený našou túžbou porovnať tepelné účinky rôznych reakcií.
Prednáška 6. Termochémia. Tepelný účinok chemického reakčného príkladu 1. S obnovením 8,0 g oxidu vodíka z medi (ii) sa vytvorili kovové medené a vodné páry a 7,9 kJ tepla von. Vypočítajte tepelný účinok reakcie redukcie oxidu meďnatého (II).
Rozhodnutie. CUO reakčná rovnica (TV.) + H2 (G.) \u003d Cu (TV) + H20 (G.) + Q (*)
Urobte si podiel počas obnovenia 0,1 mol - 7,9 KJ je pridelený počas reštaurovania 1 mol - X KJ
Kde X \u003d + 79 KJ / Mole. Rovnica (*)
CUO (TV.) + H2 (G.) \u003d CU (TV.) + H2 O (G.) +79 KJ
Termochemická rovnica- Jedná sa o rovnicu chemickej reakcie, ktorá indikuje agregovaný stav zložiek reakčnej zmesi (činidiel a produktov) a tepelný účinok reakcie.
Aby sa roztavil ľad alebo odparil vodu, je potrebné stráviť určité množstvo tepla, zatiaľ čo pri zmrazení kvapalnej vody alebo kondenzácie vodnej pary sú pridelené rovnaké množstvá. To je dôvod, prečo je zima, keď vyjdeme z vody (odparovanie vody z povrchu tela vyžaduje náklady na energiu) a potenie je biologický ochranný mechanizmus od prehriatia tela. Naopak, mraznička zamrzne vodu a ohrieva okolitú miestnosť, čo mu dáva nadmerné teplo.
Tento príklad ukazuje tepelné účinky zmien v súhrnnom stave vody. Teplo topenia (pri 0 ° C) λ \u003d 3,34 × 105 J / kg (fyzika) alebo QL. \u003d - 6.02 KJ / MOL (chémia), tepelné odparovanie (odparovanie) (pri 100 ° C) q \u003d 2,26 × 106 J / kg (fyzika) alebo QISP. \u003d - 40,68 KJ / MOL (chémia).
roztavenie
odparovanie |
|||||
obr, 298.
Prednáška 6. Termochémia. Tepelný účinok chemickej reakcie je samozrejme, sú možné sublimačné procesy, keď pevná látka
ide do plynnej fázy, obchádzanie kvapalného stavu a inverzných procesov depozície (kryštalizácia) z plynnej fázy, je tiež možné vypočítať alebo merať tepelný účinok.
Je zrejmé, že v každej látke existujú chemické väzby, preto každá látka má určitú energetickú rezervu. Nie všetky látky však môžu byť navzájom prepojené s jednou chemickou reakciou. Preto sa dohodli na zavedení štandardného stavu.
Štandardný stav látky- Toto je agregovaný stav látky pri teplote 298 K, tlaku 1 atmosféry v najstabilnejšom alotropnej modifikácii v týchto podmienkach.
Štandardné podmienky- Toto je teplota 298 K a tlaku 1 atmosféra. Štandardné podmienky (štandardný stav) je indikovaný indexom.
Štandardné pripojenie tvorby tepla nazýva sa tepelný účinok chemickej reakcie tvorby tejto zlúčeniny z jednoduchých látok prijatých v ich štandardnom stave. Teplo tvorby zlúčeniny je indikované symbolom Q.0 Pre rôzne zlúčeniny sa štandardné tepelné vzdelávanie uvádza v referenčných knihách fyzikálno-chemických hodnôt.
Štandardné teplo tvorby jednoduchých látok sa rovná 0,0 ° C. napríklad Q0 Ar., 298 (O2, plyn) \u003d 0, Q0 ARR., 298 (C, TV, Grafit) \u003d 0.
Napríklad . Zaznamenajte termochemickú rovnicu na vytvorenie síranu meďnatého (II). Z referenčnej knihy Q0 ARR, 298 (CUSO4) \u003d 770 KJ / MOL.
Cu (TV.) + S (TV.) + 2O2 (G.) \u003d CUSO4 (TV) + 770 KJ.
Poznámka: Termochemická rovnica môže byť zaznamenaná pre akúkoľvek látku, je však potrebné pochopiť, že v reálnom živote sa reakcia vyskytuje úplne iným spôsobom: z uvedených činidiel sú vytvorené pri zahrievaní oxidu medi (II) a síry (IV ), ale síran meďnatý (II) sa nevytvorí. DÔLEŽITÉ ZÁVER: Termochemická rovnica je model, ktorý umožňuje výpočty, je dobre v súlade s inými termochemickými údajmi, ale nevydrží overeniu praxe (to znamená, že nie je schopný správne predpovedať možnosť alebo neschopnosť reakcie).
(B j) - σ a i × Q Ar 0, 298 I
Prednáška 6. Termochémia. Tepelný účinok chemickej reakcie
Objasnenie. Aby ste vás zavádzali, okamžite pridajte túto chemickú termodynamiku môže predpovedať možnosť / nemožnosť reakcieTo si však vyžaduje serióznejšie "nástroje", ktoré idú nad rámec školského priebehu chémie. Termochemická rovnica v porovnaní s týmito technikami je prvým krokom na pozadí Heopse Pyramída - bez toho, aby to nemohlo robiť, ale nie vysoké.
Príklad 2. Vypočítajte tepelný účinok kondenzácie vody vážiacich 5,8 g. Proces kondenzácie je opísaný termochemickou rovnicou H20 (G.) \u003d H20 (g.) + Q - Kondenzácia zvyčajne exotermická kondenzačná kondenzácia pri 25 ° C 37 kJ / mol (adresár).
V dôsledku toho Q \u003d 37 × 0,32 \u003d 11,84 kJ.
V 19. storočí sa ruský chemik, ktorý študoval tepelné účinky reakcií, experimentálne vytvorila zákon o ochrane energie vo vzťahu k chemickým reakciám - zákonom HESS.
Tepelný účinok chemickej reakcie nezávisí od procesnej dráhy a je určený len rozdielom v konečnom a počiatočných štátoch.
Z hľadiska chémie a matematiky tento zákon znamená, že môžeme slobodne vypočítať proces vybrať si akúkoľvek "trajektóriu výpočtu", pretože výsledok na ňom nezávisí. Z tohto dôvodu má veľmi dôležité právo HESS neuveriteľne dôležité koreolárny zákon.
Tepelný účinok chemickej reakcie sa rovná súčtu tepla tvorby reakčných produktov siete tepla tvorby činidiel (s prihliadnutím na stechiometrické koeficienty).
Z hľadiska zdravého rozumu toto vyšetrovanie zodpovedá procesu, v ktorom všetky reagencie sa najprv zmenili na jednoduché látky, ktoré sa potom zhromaždili novým spôsobom, takže sa získali reakčné produkty.
Vo forme rovnice, dôsledkom Gesse zákon vyzerá ako reakčná rovnica: A 1 A 1 + A 2 A 2 + ... + A N A \u003d B 1 B 1 + B 2 B 2 + ... b
Súčasne, i i ib j sú stechiometrické koeficienty, I - reagencie, B J - Reakčné produkty.
Potom má dôsledok zákona Gessa formu Q \u003d σ b j × Q Arr. 0, 298
k BK + Q
(A i)
Prednáška 6. Termochémia. Tepelný účinok chemickej reakcie od štandardného tepla tvorby mnohých látok
a) Odhodnotené špeciálne tabuľky alebo b) možno určiť experimentálne, je možné predpovedať (vypočítať) tepelný účinok veľmi veľkého počtu reakcií s dostatočne vysokou presnosťou.
Príklad 3. (Dôsledok zákona o Gesse). Vypočítajte tepelný účinok konverzie pary metánu, ktorý sa vyskytuje v plynnej fáze za štandardných podmienok:
CH4 (G.) + H20 (G.) \u003d CO (G.) + 3 H2 ()
Zistite, či je táto reakcia exotermická alebo endotermická?
Riešenie: dôsledok zákona o Gesse
Q \u003d 3 Q0 | D) + q 0 | (CO, D) -Q 0 | D) -Q 0 | O, d) - Vo všeobecnosti. |
|||||
obr, 298. | obr, 298. | obr, 298. | obr, 298. | ||||||
Q OB0. | 298 (H 2, D) \u003d 0 | Jednoduchá látka v štandardnom stave |
|||||||
Z referenčnej knihy nájdeme teplo tvorby zostávajúcich zložiek zmesi.
O, d) \u003d 241,8 | (CO, D) \u003d 110,5 | D) \u003d 74,6 | |||||||||
obr, 298. | obr, 298. | obr, 298. | |||||||||
Hodnoty nahrádzame rovnicou
Q \u003d 0 + 110,5 - 74,6 - 241,8 \u003d -205,9 KJ / MOL, reakcia je vysoko endotermich.
Odpoveď: Q \u003d -205.9 KJ / MOL, Endotermické
Príklad 4. (Uplatňovanie Gessa). Teplé reakcie sú známe
C (TV.) + ½ O (g) \u003d CO (g) + 110,5 kJ
C (TV.) + O2 (G.) \u003d CO2 (G.) + 393,5 KJ Nájdite tepelný účinok reakcie 2CO (G.) + O2 (G.) \u003d 2CO2 (g). Rozhodnutie vynásobené prvé a druhé rovnica na 2
2c (TV.) + O2 (g) \u003d 2CO (g) + 221 KJ 2C (TV.) + 2O2 (G.) \u003d 2CO2 (G.) + 787 KJ
Od druhej rovnice
O2 (G.) \u003d 2CO2 (G.) + 787 KJ - 2CO (G.) - 221 KJ, \\ t
2CO (G.) + O2 (G.) \u003d 2CO2 (G.) + 566 KJ Odpoveď: 566 KJ / MOL.
Poznámka: Pri štúdiu termochémie považujeme chemickú reakciu zvonku (vonku). Naopak, chemická termodynamika - veda správania chemických systémov - domnieva sa, že systém zvnútra a pôsobí s koncepciou "entalpie" H ako tepelná energia systému. ENTALPY, TAKÉ
Prednáška 6. Termochémia. Tepelný účinok chemickej reakcie je rovnaký význam ako množstvo tepla, ale má opačný znak: ak sa energia rozlišuje od systému, jeho prostredie sa dostane a vyhrieva sa a systém stráca energiu.
Literatúra:
1. Návod, V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko et al., Chemický stupeň 9, bod 19,
2. Vzdelávacia a metodická príručka "Základy všeobecnej chémie" Časť 1.
Kompilátory - S.G. Baram, I.N. Mironova. - Vezmite si s tebou! Pre budúce zamestnanie seminára
3. A.V. Výrobné. Základy chémie. http://hemi.nsu.ru/index.htm.
§9.1 Tepelný účinok chemickej reakcie. Hlavné zákony termochémie.
§ 9.2 ** Termochémia (pokračovanie). Tepla tvorby látky z prvkov.
Štandardná entrálna výchova.
Pozor!
Ideme preto vyriešiť úlohy vysporiadania, preto je kalkulačka žiaduca aj pre semináre v chémii.
Akákoľvek chemická reakcia je sprevádzaná vylučovaním alebo absorpciou energie vo forme tepla.
Na základe výberu alebo absorpcie rozdielov tepla exotermický a endotermický reakcie.
Exotermický Reakcie - takéto reakcie, počas ktorých teplo pridelené (+ q).
Endotermické reakcie - reakcie, keď sa prúd tepla absorbuje (-Q).
Reakcia termálneho efektu (Q.) Zavolajte množstvo tepla, ktoré sa uvoľní alebo absorbuje, keď je interakcia určitého počtu počiatočných činidiel interagovaná.
Termochemická rovnica sa nazýva rovnica, v ktorej je uvedený tepelný účinok chemickej reakcie. Napríklad termochemické sú rovnice:
Treba tiež poznamenať, že termochemické rovnice musia nevyhnutne zahŕňať informácie o súhrnných stavoch činidiel a výrobkov, pretože záleží na zmysle tepelného účinku.
Výpočty tepelného účinku reakcie
Príklad typickej úlohy nájsť tepelný účinok reakcie:
S interakciou 45 g glukózy s nadbytkom kyslíka v súlade s rovnicou
C6 H12O6 (TV.) + 6O2 (g) \u003d 6CO2 (g) + 6H20 (g) + q
700 KJ tepla von. Určiť termálny účinok reakcie. (Zaznamenajte číslo do celého čísla.)
Rozhodnutie:
Vypočítajte množstvo glukózovej látky:
n (C6H12O6) \u003d m (C6H206) / m (C6H12O6) \u003d 45 g / 180 g / mol \u003d 0,25 mol
Tí. Keď je interakcia 0,25 mol glukózy s kyslíkom zvýraznená 700 kJ tepla. Z termochemickej rovnice uvedenej v stave, z toho vyplýva, že keď je interakcia 1 mol glukózy s kyslíkom vytvorená množstvom tepla rovného Q (tepelný účinok reakcie). Potom platí nasledujúci podiel:
0,25 mol glukózy - 700 kJ
1 mol glukóza - q
Z tohto pomeru zodpovedá rovnica:
0,25 / 1 \u003d 700 / Q
Relax, ktorý zistíme, že:
Tepelný účinok reakcie je teda 2800 kJ.
Výpočty na termochemických rovniciach
Oveľa častejšie v úlohách skúšky na termochémiu, význam tepelného efektu je už známy, pretože Podmienka poskytuje úplnú termochemickú rovnicu.
V tomto prípade je potrebné vypočítať buď množstvo uvoľneného tepla / absorbovať so známym množstvom činidla alebo produktu, alebo naopak,, podľa známeho tepla, je potrebné určiť hmotnosť, objem alebo množstvo látky osoby.
Príklad 1.
V súlade s termochemickou reakčnou rovnicou
3 O 4 O 4 (TV.) + 8AL (TV.) \u003d 9FE (TV) + 4AL 2 O 3 (TV.) + 3330 KJ
bol vytvorený 68 g oxidu hlinitého. Aké množstvo tepla bolo oddelené? (Zaznamenajte číslo do celého čísla.)
Rozhodnutie
Vypočítajte množstvo látky oxidu hlinitého:
n (Al203) \u003d m (Al203) / m (Al203) \u003d 68 g / 102 g / mol \u003d 0,667 mol
V súlade s termochemickou rovnicou reakcie vo forme 4 mol oxidu hlinitého, 3330 KJ vyniká. V našom prípade sa vytvorí 0,6667 mol oxidu hlinitého. Naznačte sa množstvom tepla uvoľneného v rovnakom čase, cez X CJ k podielu:
4 mol al 2 o 3 - 3330 KJ
0,667 mol Al 2 O 3 - X KJ
Tento podiel zodpovedá rovnici:
4 / 0,6667 \u003d 3330 / x
Rozhodovanie o tom, čo zistí, že X \u003d 555 KJ
Tí. Pri tvorbe 68 g oxidu hlinitého v súlade s termochemickou rovnicou sa rozlišuje 555 kJ tepla v stave.
Príklad 2.
V dôsledku reakcie termochemickú rovnicu
4fes 2 (TV.) + 11O2 (g) \u003d 8S02 (g) + 2FE 2 O 3 (TV.) + 3310 KJ
1655 KJ tepla von. Určite objem (L) zvýrazneného oxidu siričitého (N.U.). (Zaznamenajte číslo do celého čísla.)
Rozhodnutie
V súlade s termochemickou respondentovou rovnicou, 3310 CJ na teplo sa zvýrazní pri tvorbe 8 mol SO2. V našom prípade sa uvoľnilo 1655 kJ tepla. Nechajte množstvo látky SO 2 vytvorené súčasne, rovná X mol. Potom je tento podiel spravodlivý:
8 Mole SO 2 - 3310 KJ
x MOL SO 2 - 1655 KJ
Z čoho nasleduje rovnica:
8 / x \u003d 3310/1655
Relax, ktorý zistíme, že:
Množstvo látky SO2 vytvorenej súčasne je teda 4 mol. V dôsledku toho je jeho objem:
V (SO 2) \u003d v m ∙ N (S02) \u003d 22,4 l / mol ∙ 4 mol \u003d 89,6 l ≈ 90 l (Zaokrúhliť až do celého, pretože sa vyžaduje v stave.)
Možno nájsť viac demontovaných úloh na tepelnom účinku chemickej reakcie.
Efekt tepelnej reakcie množstvo tepla, ktoré sa uvoľní alebo je absorbovaný systémom v dôsledku toku chemickej reakcie. To môže byť n (p, t \u003d const) alebo u (v, t \u003d const).
Ak je tepelná reakcia pridelená, t.j. Znižuje sa entalpický systém ( N. 0 ), potom sa reakcia nazýva exotermické.
Reakcie sprevádzané absorpciou tepla, t.j. so zvýšením systému entalpy ( N. 0), s názvom E. ndtermal.
Podobne ako iné štátne funkcie, entalpia závisí od množstva látky, takže je dobre-in ( N) Typicky sa týkajú 1 mol látok a vyjadrené v KJ / mol.
Obvykle sú funkcie systému určené Štandardné podmienkyOkrem parametrov štandardného stavu je zahrnutá štandardná teplota T \u003d 298,15 K (25C). Teplota často označuje vo forme nižšieho indexu ().
5.3. Termochemické rovnice
Termochemické reakčné rovnice Rovnice, v ktorých je uvedený termálny účinok, reakčné podmienky a súhrnné stavy látok. Zvyčajne je ethalská reakcia označená ako tepelný účinok. Napríklad,
C (grafit) + o 2 (plyn) \u003d CO 2 (plyn), n 0 298 \u003d 396 kJ.
Termálny účinok môže byť napísaný v reakčnej rovnici:
C (grafit) + o 2 (plyn) \u003d CO 2 (plyn) + 396 kJ.
V chemickej termodynamike sa prvá forma nahrávania používa častejšie.
Vlastnosti termochemických rovníc.
1. Tepelný účinok závisí od hmotnosti reaktantu,
zvyčajne sa vypočíta pre jeden mol látok. V tomto ohľade, v termochemických rovníc môžete použiť frakčné koeficienty. Napríklad pre prípad tvorby jednej modlitby chloridu je termochemická rovnica napísaná takto: \\ t
½ H2 + ½Cl 2 \u003d HCl, H 0 298 \u003d 92 kJ
alebo H2 + Cl2 \u003d 2HSL, H 0 298 \u003d 184 KJ.
2. Tepelné účinky závisia od agregátu reagencií; Uvádza sa v termochemických indexových rovniciach: j. tekutý g. plynné, t. pevné alebo na - kryštalický ročník - rozpustený.
Napríklad: H2 + ½ 02 \u003d H20 (g), N 0 298 \u003d -285.8 KJ.
H2 + ½ O 2 \u003d H20 (g), N 0 298 \u003d 241.8 KJ.
3. S termochemickými rovnicami môžete produkovať algebraické akcie (ich môžu byť pridané, odpočítať, množiteľné akýmkoľvek koeficientom spolu s termálnym účinkom).
Termochemické rovnice sú podrobnejšie ako obyčajné, odrážajú zmeny vyskytujúce sa v reakcii nepreukazujú nielen kvalitatívne a kvantitatívne zloženie činidiel a produktov, ale aj kvantitatívnu transformáciu energie, ktorú táto reakcia sprevádza.
5.4. Zákonom HESS a jeho vyšetrovania
Základom termochemických výpočtov je právo otvoreného ruského vedec Hesensko G. I. (1841). Jeho podstata v nasledujúcom texte: tepelný účinok chemickej reakcie závisí len od počiatočného a koncového stavu systému, ale nezávisí od rýchlosti a cesty procesu, to znamená, že z počtu medziproduktov. To znamená najmä, že termochemické reakcie môžu byť zložené spolu s ich tepelnými účinkami. Napríklad tvorba CO 2 uhlíka a kyslíka môže byť predložená nasledujúcej schéme:
C + O. 2 n 1. Tak 2 1. C (graf.) + O 2 (g) \u003d CO2 (g), N 0 1 \u003d 396 kJ.
2. C (graf.) + 1 / 2O 2 (g) \u003d CO (g), n 0 2 \u003d X KJ.
n 2 n 3
3. CO (g) + 1 / 2O2 (g) \u003d CO 2 (g), N 0 3 \u003d 285,5kj.
CO +.½ O 2
Všetky tieto tri procesy sú široko používané v praxi. Ako je známe, tepelné účinky tvorby CO2 (n 1) a spaľovanie CO (n 3) sa určujú experimentálne. Nie je možné experimentálne merať tepelný účinok CO (n 2), pretože so spaľovaním uhlíka v podmienkach nedostatku kyslíka sa vytvorí zmes CO a CO2. Môže sa však vypočítať entalpia reakcie tvorby CO z jednoduchých látok.
Zo zákona o Hesse, z toho vyplýva, že H 0 1 \u003d H 0 2 + H 0 3. Teda,
H 0 2 \u003d H 0 1 H 0 3 \u003d 396 (285,5) \u003d 110,5 (kJ) je vynikajúca hodnota
Používanie zákona o Gesse je teda možné nájsť teplo reakcií, ktoré sa nedá určiť experimentálne.
V termochemických výpočtoch sa široko používajú dva dôsledky zákona o Gesse. V prvom, tepelnom účinku reakcie sa rovná súčtu entalpy tvorby reakčných produktov nižších množstvom entalpy tvorby zdrojových látok (reagencie).
N. 0 h.R. = n. podviesť · H. 0 ƒ Prod. - n. isx · N. 0 ƒ reagencie ,
kde n množstvo látky; n 0 ƒ Štandardná entalpia (teplo) tvorby látok.
Tepelný účinok tvorby reakcie 1 mol komplexnej látky z jednoduchých látok, určených za štandardných podmienok, sa nazýva štandardná entalpia tvorby tejto látky (n 0 obrazu alebo n 0 ƒ kJ / mol).
Vzhľadom k tomu, že nie je možné určiť absolútnu entalpiu látky, potom na meranie a výpočty, je potrebné určiť začiatok odkazu, to znamená, že systém a podmienky, pre ktoré je hodnota prijatá : n \u003d 0. V termodynamike sa stavy jednoduchých látok považujú za začiatok odkazu na ich najstabilnejšie formy za normálnych podmienok - v štandardnom stave.
Napríklad: n 0 ƒ (02) \u003d 0, ale N 0 ƒ (o 3) \u003d 142,3 kJ / mol. Štandardné formačné entwalpies sú definované pre mnohé látky a vykonávané v referenčných knihách (tabuľka 5.1).
Všeobecne platí, že pre AA + BB Reakcia \u003d SS + DD Enthalpy podľa prvého následku je určená rovnicou:
H 0 298 hod. \u003d (CN 0 ƒ, C + DN 0 ƒ, E) (AH 0 ƒ, A + VH 0 ƒ, B).
Druhý dôsledok zákona o Gesse sa týka organických látok. Tepelný účinok reakcie zahŕňajúce organické látky sa rovná množstvu tepelného spaľovania činidiel mínus tepla spaľovania produktov.
Zároveň sa teplo spaľovania určuje v predpoklade plnej
spaľovanie: Uhlík sa oxiduje na C02, vodík až H20, dusík na N2.
Tepelný účinok oxidačnej reakcie kyslíkovými prvkami obsiahnutými v látke pred tvorbou vyšších oxidov sa nazýva teplo spaľovania tejto látky(n 0 SG). Je zrejmé, že teplo spaľovania O2, CO2, H20, N2 sa berie rovné nule.
Tabuľka 5.1
Termodynamické konštanty niektorých látok
|
Podstata |
n 0 F, 298, KJ / MOL |
S 0 298, J / MOLK |
G 0 F, 298, KJ / MOL |
Podstata |
n 0 F, 298, KJ / MOL |
J / molk. |
g 0 f, 298, |
|
C (grafit) | |||||||
Napríklad teplo spaľovania etanolu
C2H50H (g) + 3O 2 \u003d 2CO2 + 3H20 (g)
H 0 x.r. \u003d H 0 СГ (C2H50H) \u003d 2 °N 0 ƒ, (C02) + 3 °N 0 ƒ, (H20) N 0 ƒ, (C2H50H).
N 0 SG (C2H50H) \u003d 2 (393,5) + 3 (241,8) - (277,7) \u003d 1234,7 KJ / MOL.
Teplo spaľovania je tiež uvedené v referenčných knihách.
Príklad 1.Určite termálny účinok etanolu dehydratácie reakcie, ak
H 0 SG (C2H4) \u003d 1422,8; H 0 SG (H20) \u003d 0; Н 0 СГ (C2H50H) \u003d 1234,7 (KJ / MOL).
Rozhodnutie.Reakcia píšeme: C2H50H (g) \u003d C2H4 + H20.
Podľa druhého dôsledku určujeme tepelný účinok tepla spaľovania, ktoré sú uvedené v adresári:
H 0 298 X.R \u003d H 0 СГ (C2H50H) H 0 СГ (C2H4) H 0 SG (H20) \u003d
1234,7 + 1422,8 \u003d 188,1 KJ / MOL.
V technike pre charakteristiky tepelných vlastností druhový druh palivo ich zvyčajne používa kalorická hodnota.
Kalorická hodnota Palivo sa nazýva tepelný účinok, ktorý zodpovedá spaľovaniu hmotnostnej jednotky (1 kg) pre tuhé a kvapalné palivá alebo objemové jednotky (1 m 3) pre plynné palivo (tabuľka 5.2).
Tabuľka 5.2.
Výhrevnosť a zloženie niektorých
bežné typy paliva
|
Kalorická hodnota |
||||
|
kyslík | ||||
|
Antracit * | ||||
|
Stromy. uhlie | ||||
|
Pri plyn | ||||
|
Surový olej | ||||
* Antracit - kamenné uhlie s maximálnym obsahom uhlíka (94-96%).
Vodík je najefektívnejším chemickým nosičom energie pre energetiku, dopravu a budúcu technológiu, pretože má veľmi vysokú výhrevnosť (tabuľka 4.2), je relatívne ľahko prepravovaná a vytvorí sa len voda, t.j. Je to "čistý" horľavý, nespôsobuje znečistenie ovzdušia. Avšak, príliš malý obsah vodíka v prírode sa zasahuje do jeho rozšíreného použitia ako zdroj energie v voľnom stave. Väčšina vodíka sa získa rozkladom vody alebo uhľovodíkov. Takýto rozklad si však vyžaduje veľa spotreby energie av praxi, v dôsledku tepelných strát na získanie vodíka, je potrebné stráviť viac energie, ako je možné získať. V budúcnosti, ak sa vám podarí vytvoriť veľké a lacné zdroje energie (napríklad v dôsledku vývoja jadrových alebo solárnych techník), sa časť z neho použije na získanie vodíka. Mnohí vedci sú presvedčení, že energia budúcnosti je vodíková energia.
S pomocou Gesse Law a jeho následkov, možno určiť mnoho množstiev, vrátane tých, ktoré nie sú určené experimentálne, ak sa reakcia na neznáme hodnoty možno získať skladaním iných reakcií so známymi vlastnosťami.
Príklad 2.Na základe tepla spaľovania CH4 (N 0 SG \u003d 890CH / mol) a H2 (N 0 SG \u003d 286 kJ / mol) vypočíta výhrevnosť plynu obsahujúceho 60% vodík a 40% % metánu CH4.
Rozhodnutie. Píšeme termochemické rovnice spaľovacích reakcií:
1) H2 + ½O 2 \u003d H20 (g); N 0 F (H20) \u003d 286 KJ / mol;
CH4 + 2O2 \u003d CO 2 + 2N20 (g); n 0 2
H 0 2 \u003d H 0 ƒ, (CO 2) + 2n 0 ƒ, (H2 0) N 0 ƒ, (CH 4) \u003d 3932. 286 + 75 \u003d 890 KJ / MOL.
1m 3 plyn obsahuje 600l H2 a 400l CH4, čo je zložka 2 ISS 4. Výhrevnosť plynu bude:
kJ / m 3.
Príklad 3.Použitie tabuľky 5.1 vypočítajte tepelný účinok reakcie na spaľovaciu etylénu: C2H4 + 3O 2 \u003d 2 + 2N20 (g).
Rozhodnutie.Z tabuľky 5.1 vypočítame hodnoty entalpy tvorby látok zapojených do reakcie (v KJ / mol):
H 0 ƒ, CO 2 \u003d 393,5; Н 0 ƒ, C2H4 \u003d 52,3; HO 0 ƒ, H20 \u003d 241.8.
(Pripomeňme, že entalpia tvorby jednoduchých látok je nula.)
Podľa následku zákona o Gesse (4.4):
h 0 298 x.r \u003d n prod · n 0 ƒ, prod n · n 0 ƒ, ex \u003d 2n 0 ƒ, CO 2 + 2N 0 ƒ, H 2 ON 0 ƒ, C 2N 4 \u003d
2. (393,5) + 2. (241.8) 52,3 \u003d 1322.9 KJ.
Príklad 4.Na základe tepelného účinku reakcie
3SAO (T) + P205 (T) \u003d CA 3 (PO 4) 2 (T), N 0 \u003d 739 KJ,
určite entalpiu tvorby ortofosfátu vápnika.
Rozhodnutie.V dôsledku zákona Gessa:
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).
Z tabuľky. 4.1: N 0 ƒ, (SAO) \u003d 635,5; N 0 ƒ, (P205) \u003d 1492 (KJ / MOL).
Н 0 ƒ, CA 3 (PO 4) 2 \u003d 739 + 3. (635,5) 1492 \u003d 4137,5 kJ / mol.
Príklad 5.Zapíšte termochemickú rovnicu pre spaľovaciu reakciu pevnej síry v N20, ak je známe, že 66,9 KJ teplo sa rozlišuje pri spaľovaní síry (predpokladá sa, že pri meraní tepla sa teplota produktu zníži na teplotu Reagencie rovné 298 k).
Rozhodnutie.Na spálenie termochemickej rovnice je potrebné vypočítať tepelný účinok reakcie:
S (t) + 2N20 (g) \u003d S02 (g) + 2N2 (g); H 0 \u003d X KJ.
Podmienkou tohto problému je známe, že so spaľovaním 16 g síry, 66,9 kJ vyznačuje a 32 g síry sa podieľa na reakcii. Zostavujeme podiel:
16G 66.9 KJ
32 g x kj x \u003d 133,8 až j.
Termochemická rovnica je teda napísaná ako:
S (t) + 2N20 (g) \u003d S02 (g) + 2N2 (g), N 0 x..r. \u003d 133,8 kJ.
(Vzhľadom k tomu, že teplo je zvýraznené, reakcia je exotermická, n 0 0).
Príklad 6.Aké množstvo tepla je zvýraznené zlúčeninou 5,6 litra vodíka s chlórom (n. Y.), ak je entalpia tvorby chlorovodíka rovná 191,8 kJ / mol (teplota výrobkov a činidiel je 25 С).
Rozhodnutie.0 ƒ, (HCl) \u003d -91,8 kJ / mol, to znamená, že pri tvorbe jednej modlitby HCl z jednoduchých látok sa rozlišuje 91,8 kJ tepla, čo zodpovedá termochemickej rovnici:
½Cl 2 + ½ H2 \u003d HCl, H 0 ƒ \u003d 91.8 KJ.
Je možné vidieť z rovnice, že 0,5 mol H2 sa spotrebuje na získanie 1 mol 2, t.j. 0,5 · 22,4 l \u003d 11,2 l. Zostavujeme podiel:
11.2 l 91.8 KJ
5,6 l xx \u003d 45,19 kJ.
Odpoveď: 45.19 KJ teplo bude pridelené.
Príklad 7.Určite entalpiu tvorby oxidu železa (III) na základe troch termochemických rovníc (nepoužíva sa odkaz):
Fe203 + 3CO \u003d 2FE + 3CO 2, N 0 1 \u003d 26,5 kJ;
C (grafit) + ½o 2 \u003d CO, N 0 2 \u003d 110.4 KJ;
CO 2 \u003d C (grafit) + O 2, N 0 3 \u003d + 393,3 KJ.
Rozhodnutie:Píšeme rovnicu, tepelný účinok, ktorý potrebujete na určenie:
4FE + 3O 2 \u003d 2FE 2O 3; n 0 4 \u003d 2x KJ.
Aby sa dosiahli štvrté štyri rovnice z prvých troch rovníc, rovnica 1) sa vynásobí (2), a rovnice 2) a 3) - na (6) a zložiť: \\ t
1) 4FE + 6CO 2 \u003d 2FE 2O 3 + 6CO, N 0 1 \u003d 2 · (+26,5) KJ;
2) 6CO \u003d 6C (grafit) + 3O 2, N 0 2 \u003d 6 · (+110,4) KJ;
3) 6c (grafit) + 6O2 \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.
Preto je 0 ƒ (FE 2 O 3) \u003d 822.2 KJ / MOL.
Úvod
Tepelné účinky chemických reakcií sú potrebné pre mnohé technické výpočty. Nachádzajú rozsiahle použitie v mnohých priemyselných odvetviach, ako aj vo vojenskom vývoji.
Účelom tohto kurzu je študovať praktické použitie tepelného účinku. Urobíme niekoľko možností na jeho použitie a zistíme, aké dôležité použitie tepelných účinkov chemických reakcií vo vývoji moderných technológií.
Tepelný účinok chemickej reakcie
Každá látka si je vedomá určitého množstva energie. S touto vlastnosťou látok už čelíme raňajky, obed alebo večeru, pretože potraviny umožňujú nášmu telu používať energiu širokej škály chemických zlúčenín obsiahnutých v potravinách. V tele, táto energia sa transformuje do pohybu, práca, ide na udržiavanie konštantnej (a pomerne vysokej!) Teplota tela.
Jedným z najslávnejších vedcov pracujúcich v oblasti termochémie je Bertlo. Burtlo- profesor na chémii najvyššej farmaceutickej školy v Paríži (1859). Minister osvietenia a zahraničných vecí.
Od roku 1865, Bertllo aktívne zaoberá termochémiou, uskutočnila rozsiahle kalorimetrické štúdie, ktoré viedli najmä k vynáleze "kalorimetrickej bomby" (1881); Patrí k konceptu "exotermických" a "endotermických" reakcií. BERTLO získal rozsiahle údaje o tepelných účinkoch obrovského množstva reakcií, tepla rozkladu a tvorby mnohých látok.
Berthlo skúmal vplyv výbušnín: teplota výbuchu, rýchlosť spaľovania a šírenie výbušnej vlny atď.
Energia chemických zlúčenín je zameraná najmä v chemických väzbách. Ak chcete zničiť spojenie medzi dvoma atómami, je potrebné stráviť energiu. Keď sa vytvorí chemické spojenie, energia sa pridelí.
Akákoľvek chemická reakcia je lámanie niektorých chemických väzieb a tvorby druhých.
Keď sa v dôsledku chemickej reakcie uvoľňujú energie počas tvorby nových dlhopisov, než bolo potrebné zničiť "staré" dlhopisy v zdrojových látkach, potom sa nadbytok energie uvoľňuje ako teplo. Príkladom je spaľovacia reakcia. Napríklad zemný plyn (metán CH 4) popáleniny vzduchového kyslíka s zvýraznením veľkého množstva tepla (obr. 1A). Takéto reakcie sú exotermické.
Reakcie prúdiace s vydaním tepla, ukazujú pozitívny termálny účinok (Q\u003e 0, DH<0) и называются экзотермическими.
V iných prípadoch zničenie väzieb vo východiskových materiáloch vyžaduje energiu viac, než je možné izolovať počas tvorby nových pripojení. Takéto reakcie sa vyskytujú len vtedy, keď je energia veľkosti zvonku a nazýva endotermická.
Reakcie, ktoré sa dodávajú s absorpciou tepla z prostredia (Q<0, DH>0), t.j. S negatívnym tepelným účinkom, endotermickým.
Príkladom je tvorba oxidu uhličitého (II) CO a vodík H2 z uhlia a vody, ku ktorej sa vyskytuje len pri zahrievaní (obr. 1B).
Obr. 1A, b. Obraz chemických reakcií s použitím modelov molekúl: a) exotermická reakcia, b) endotermická reakcia. Modely sú jasne ukázané, ako staré a nové chemické väzby sú zničené nezmeneným počtom atómov medzi nimi.
Akákoľvek chemická reakcia je teda sprevádzaná vylučovaním alebo absorpciou energie. Najčastejšie sa energia uvoľňuje alebo absorbuje vo forme tepla (menej často - vo forme svetlej alebo mechanickej energie). Toto teplo možno merať. Výsledok merania je vyjadrený v kilodzhoules (KJ) pre jedno modlitbu činidlo alebo (menej často) na modlitbu reakčného produktu. Takáto hodnota sa nazýva tepelný účinok reakcie.
Tepelný účinok je množstvo tepla, prideleného alebo absorbovaného chemickým systémom, keď do neho prúdi chemická reakcia.
Tepelný účinok je označený znakmi Q alebo DH (Q \u003d -DH). Jeho hodnota zodpovedá rozdielu medzi energiou počiatočných a koncových stavov reakcie:
DH \u003d HUK .- Hisch. \u003d Ekon.- EIR.
Ikony (g), (g) označujú plynný a kvapalný stav látok. Označenia (TV) alebo (K) - pevná, kryštalická látka, (vodná) - rozpustená vo vodnej látke atď.
Je nevyhnutné označenie agregovaného stavu látky. Napríklad v reakcii spaľovania vodíka, voda sa najskôr vytvorí vo forme páru (plynný stav), počas kondenzácie, ktorého môže existovať určité množstvo energie. V dôsledku toho, že na vytvorenie vody vo forme kvapaliny bude nameraný tepelný účinok reakcie o niečo väčší ako na tvorbu len para, pretože počas kondenzácie pary je stále časť tepla.
Používa sa aj konkrétny prípad tepelného účinku reakcie - teplo spaľovania. Z samého mena je možné vidieť, že teplo spaľovania slúži na charakterizáciu látky používanej ako paliva. Teplo spaľovania sa vzťahuje na 1 hromadu palivovej látky (redukčné činidlo v oxidačnej reakcii), napríklad:
|
acetylén |
tepelný spaľovací acetylén |
Energetika (E) skladovaná v molekuloch môže byť odložená na energetickú škálu. V tomto prípade môže byť tepelný účinok reakcie ( e) znázornený graficky (obr. 2).
Obr. 2. Grafický obraz tepelného účinku (Q \u003d E): a) exotermická reakcia horenia vodísk; b) endotermická reakcia rozkladu vody pri pôsobení elektrického prúdu. Koordinácia reakcie (horizontálna os grafu) môže byť zvážená, napríklad ako stupeň konverzie látok (100% - úplná konverzia zdrojových látok).
Roviny chemických reakcií
Roviny chemických reakcií, v ktorých spolu s činidlami a produktmi, zaznamenané a tepelný účinok reakcie sa nazýva termochemické rovnice.
Zvláštnosť termochemických rovníc je, že pri práci s nimi môžete preniesť vzorce látok a veľkosť tepelných účinkov z jednej časti rovnice na druhú. S bežnými rovnicami chemických reakcií nie je možné konať spravidla.
Je tiež povolené mužské pridávanie a odčítanie termochemických rovníc. To sa stane, že určuje tepelné účinky reakcií, ktoré sú ťažké alebo nie je možné merať v zážitku.
Uveďte príklad. V laboratóriu je mimoriadne ťažké implementovať "v čistá forma"Reakcia výroby metánu CH4 priamou zlúčeninou uhlíka s vodíkom:
C + 2H 2 \u003d SH 4
Ale môžete sa naučiť veľa o tejto reakcii s pomocou výpočtov. Zistite napríklad, táto reakcia bude exo- alebo endotermická, a dokonca kvantitatívne vypočítava veľkosť tepelného účinku.
Sú známe tepelné účinky spaľovacích reakcií metánu, uhlíka a vodíka (tieto reakcie sú jednoduché):
a) SH 4 (g) + 2O2 (g) \u003d C02 (g) + 2H20 (g) + 890 kJ
b) C (TV) + O 2 (g) \u003d CO 2 (g) + 394 kJ
c) 2H 2 (g) + 02 (g) \u003d 2H20 (g) + 572 kJ
Ponuka posledných dvoch rovníc (b) a (b) z rovnice (A). Ľavé časti rovníc sa odpočítajú zľava, vpravo - z pravej strany. Zároveň sa znížia všetky molekuly O2, CO 2 a H20.: Získame:
SH 4 (G) - C (TV) - 2H 2 (G) \u003d (890 - 394 - 572) KJ \u003d -76 KJ
Táto rovnica vyzerá trochu nezvyčajné. Vynásobte obe časti rovnice na (-1) a preneste CH 4 na pravej strane s opačným znamienkom. Získame rovnicu tvorby metánu z uhlia a vodíka, ktorú potrebujeme:
C (TV) + 2H 2 (g) \u003d CH4 (g) + 76 kJ / mol
Takže naše výpočty ukázali, že tepelný účinok tvorby metánu z uhlíka a vodíka je 76 kJ (na mol metánu) a tento proces musí byť exotermický (energia v tejto reakcii bude uvoľnená).
Je dôležité venovať pozornosť skutočnosti, že iba látky, ktoré sú v rovnakých agregovaných štátoch, môžu byť reedované a narezané do termochemických rovníc v termochemických rovníc, inak sa budeme chýbať, aby sme určili tepelný účinok na teplo prechodu jeden agregátny stav do druhého.
Základné zákony termochémie
Sekcia chémie zapojenej do štúdie konverzie energie v chemických reakciách sa nazýva termochémia.
Existujú dva najdôležitejšie zákony termochémie. Prvý z nich, zákon Lavois Laplace, je formulovaný takto:
Tepelný účinok priamej reakcie sa vždy rovná tepelného účinku reverznej reakcie s opačným znamienkom.
To znamená, že tvorba akejkoľvek zlúčeniny sa uvoľňuje (absorbuje) čo najviac energie ako absorbovaná (uvoľnená) počas jeho rozpadu na východiskových materiáloch. Napríklad:
2H 2 (g) + 02 (g) \u003d 2H20 (g) + 572 KJ (horiace vodík v kyslíku)
2 H20 (g) + 572 kj \u003d 2H 2 (g) + 02 (g) (expanzia elektrického šoku)
Lavoisier Laplace zákon je dôsledkom zákona o ochrane energie.
Druhý zákon termochémie bol formulovaný v roku 1840, Ruský akademik I. Hessom:
Tepelný účinok reakcie závisí len od počiatočného a konečného stavu látok a nezávisí od medziproduktov procesu.
To znamená, že celkový tepelný účinok série po sebe idúcich reakcií bude rovnaký ako v akejkoľvek inej sérii reakcií, ak na začiatku a na konci týchto radov rovnaký zdroj a konečné látky. Tieto dva hlavné zákony termochémie dávajú termochemické rovnice na určitú podobnosť s matematickou rovnicou, keď sú členovia reakcií preniesť z jednej časti na druhú, aby sa opätovné posúdenie odčítali a zmenšili vzorce chemických zlúčenín. Zároveň je potrebné vziať do úvahy koeficienty v reakčných rovniciach a nezabudnite, že látky odpočítajúce alebo redukované móly by mali byť v rovnakom agregátnom stave.
Použitie tepelného efektu v praxi
Tepelné účinky chemických reakcií sú potrebné pre mnohé technické výpočty. Napríklad, zvážte silnú ruskú raketovú "energiu", ktorá je schopná priniesť vesmírne lode a iné užitočné zaťaženie na obežnú dráhu. Motory Jedným z jeho krokov pôsobia na skvapalnených plynoch - vodík a kyslíka.
Predpokladajme, že poznáme prácu (V CJ), ktorá bude musieť stráviť dodávku rakety s nákladom zo zeme na obežnú dráhu, je tiež známe tým, že prekonávajú odolnosť voči vzduchu a iné náklady na energiu počas letu. Ako vypočítať požadovanú dodávku vodíka a kyslíka, ktorý (v skvapalnenom stave) sa používa v tejto rakete ako palivo a oxidačné činidlo?
Bez pomoci tepelného účinku reakcie tvorby vody z vodíka a kyslíka je ťažké sťažiť. Koniec koncov, tepelný efekt je to, že najviac energie, ktorá by mala stiahnuť raketu na obežnej dráhe. V spaľovacích komorách rakety sa toto teplo zmení na kinetickú energiu štiepkových molekúl plynu (parou), ktorá sa rozbije z dýz a vytvára reaktívnu trakciu.
V chemickom priemysle sú tepelné účinky potrebné na výpočet množstva tepla na ohrev reaktorov, v ktorých prichádza endotermické reakcie. V sektore energetiky s pomocou tepelného spaľovania paliva sa vypočíta výroba tepelnej energie.
Lekári výživníci používajú tepelné oxidačné účinky produkty na jedenie V tele, aby zostavil správnu výživovú stravu nielen pre pacientov, ale aj pre zdravých ľudí - športovcov, pracovníkov rôznych profesií. Tradíciou, nie Jouley, ale aj iné energetické jednotky - Kalórie (1 cal \u003d 4,1868 J). Energetický obsah potravín sa vzťahuje na akúkoľvek hmotnosť potravinárskych výrobkov: na 1 g, až 100 g alebo dokonca štandardné balenie výrobku. Napríklad na štítku pohárov s kondenzovaným mliekom si môžete prečítať tento nápis: "Kalorický obsah 320 kcal / 100 g".
Tepelný účinok sa vypočíta pri získavaní monomethilanilínu, ktorý označuje triedu substituovaných aromatických amínov. Hlavnou oblasťou použitia monometylanilínu je anti-knocpl aditíva pre benzín. Je možné použiť monometylanilín vo výrobe farbív. Komoditný monometylanilín (N-metylinylín) sa prideľuje z katalyzátora periodickou alebo kontinuálnou nápravou. Tepelný účinok reakcie ΔH \u003d -14 ± 5 \u200b\u200bkJ / mol.
Tepelné povlaky
Vývoj vysokoteplotných techník spôsobuje potrebu vytvoriť obzvlášť tepelne odolné materiály. Táto úloha môže byť vyriešená pomocou žiaruvzdorných a tepelne odolných kovov. Intermetalické kryty priťahujú viac a viac pozornosti, pretože majú mnoho cenných kvalít: odolnosť voči oxidácii, agresívne taveniny, chladiace, atď. Záujem je podstatná exotermická tvorba týchto zlúčenín zo zložiek ich prvkov. Existujú dva spôsoby, ako použiť exoterminálnosť reakcie tvorby intermetalických. Prvým je získanie kompozitných dvojvrstvových práškov. Pri zahrievaní sa zložky prášku prichádzajú do interakcie a teplo z exotermickej reakcie kompenzuje chladenie častíc, ktoré dosahujú chránený povrch v plne roztavenom stave a vytvárajú nízke fazetované pevne zakrivené na základe povlaku. Ďalším uskutočnením môže byť aplikácia mechanickej zmesi práškov. S dostatočným ohrevom častíc vstupujú do vrstvy do vrstvy. Ak je tepelný efekt významný, môže viesť k samo-výsadbe povlakovej vrstvy, tvorba medziľahlej difúznej vrstvy, ktorá zvyšuje pevnosť v ťahu, ktorá produkuje hustú, nízko-temperamennú štruktúru povlaku. Toto sú výber kompozície, ktorý tvorí intermetalický povlak s veľkým tepelným účinkom a vlastníctvo mnohých cenných vlastností - odolnosť voči korózii, dostatočná odolnosť voči tepelnej odolnosti a odolnosti proti opotrebeniu, priťahuje pozornosť niklových aluminidov, najmä nial a Ni3 al. Tvorba sóje je sprevádzaná maximálnym tepelným účinkom.
Termochemická metóda liečby diamantov
"Termochemická" metóda bola získaná z dôvodu skutočnosti, že prúdi pri zvýšených teplotách a je založený na používaní chemických vlastností diamantu. Spôsob sa vykonáva nasledovne: Diamant sa uvedie do styku s kovom, ktorý je schopný rozpúšťanie sama o sebe, a aby sa proces rozpúšťania alebo liečby nepretržite uskutočnil v atmosfére plynu, ktorý interaguje s uhlíkom rozpustený v kovu, ale nereaguje priamo na diamant. V procese má veľkosť tepelného efektu vysokú hodnotu.
Na stanovenie optimálnych podmienok pre termochemické ošetrenie diamantu a identifikáciu možností spôsobu bolo potrebné preskúmať mechanizmy určitých chemických procesov, ktoré, ako ukázala analýza literatúry, neskúmal. Špecifickejšie štúdium termochemického spracovania diamantu zabránila predovšetkým nedostatočné vedomosti o vlastnostiach samotného diamantu. Obával sa, že ho pokazil vykurovaním. Štúdie o tepelnej stabilite diamantu sa uskutočnili len v posledných desaťročiach. Bolo zistené, že diamanty, ktoré neobsahujú inklúzie v neutrálnej atmosfére alebo vo vákuu, môžu byť poškodené bez akéhokoľvek poškodenia pre nich až 1850 "C" a len vyššie.
Almaz je najlepší materiál čepele kvôli jedinečnej tvrdosti, pružnosti a nízkym trením na biologických tkanivách. Diamantové nože fungujú uľahčuje operácie, znižuje 2-3 krát termíny na uzdravenie škrtov. Podľa mikrosurgeonov z mikrochirurgie ISTK oka, nože, brúsené termochemickým spôsobom, nie sú nielen horšie, ale tiež prekonať najlepšie cudzie vzorky. Tisíce operácií už boli vyrobené termochemicky ostrými nožmi. Diamantové nože rôznych konfigurácií a veľkostí môžu byť aplikované v iných oblastiach medicíny, biológie. Takže na výrobu liekov v elektrónovej mikroskopii používate mikrotómy. Vysoké rozlíšenie elektrónového mikroskopu robí špeciálne požiadavky na hrúbku a kvalitu rezania liekov. Diamantové mikrotómy, nabrúsené termochemickou metódou, vám umožňujú vytvárať časti požadovanej kvality.
Technické suroviny pre výrobu cementu
Ďalšie zintenzívnenie výroby cementu zahŕňa rozsiahle zavedenie technológií úspor energie a zdrojov pomocou plytvania rôznych priemyselných odvetví.
Pri spracovaní SORARN-MAGNITETION REES sa rozlišujú chvosty suchej magnetickej separácie (SMS), ktoré sú copneuóznym materiálom s veľkosťou zrna až 25 mm. SMS chvosty majú pomerne stabilné chemické zloženie, wt%:
Sio 2 40 ... 45,
Al 2 O 3 10 ... 12,
FE 2 O 3 15 ... 17,
Cao 12 ... 13,
MgO 5 ... 6,
Ukázalo sa, že možnosť použitia SMS chvostov vo výrobe portlandského cementového slinku. Získané cementy sa vyznačujú indikátormi s vysokou pevnosťou.
Tepelný účinok tvorby slinku (TEK) je definovaný ako algebraické množstvo tepla endotermických procesov (dekarbonizácia vápenca, dehydratácia ílových minerálov, tvorba kvapalnej fázy) a exotermických reakcií (oxidácia pyritov zavedených SMS chvostmi, tvarovanie fázy slinku).
Hlavné výhody použitia obohatenia obohatenia ventilátora-magnetitu rúd pri výrobe cementu sú:
Rozšírenie základne surovín v dôsledku technického zdroja;
Ušetriť prírodné suroviny pri zachovaní kvality cementu;
Zníženie nákladov na palivo a energiu na spánku slinku;
Možnosť výroby nízkoenergetických slinkov;
Riešenie environmentálnych problémov v dôsledku racionálnej likvidácie odpadu a zníženie emisií plynu do atmosféry počas striekania slinku.
Biosenzory
Bosenzory sú senzory založené na imobilizovaných enzýmoch. Umožnite vám rýchlo a kvalitatívne analyzovať komplexné, viaczložkové zmesi látok. V súčasnosti sa zistili aj viac a viac využívanie v mnohých priemyselných odvetviach v oblasti vedy, priemyslu, poľnohospodárstva a zdravotnej starostlivosti. Základom pre vytváranie automatických enzymatických analytických systémov boli najnovšie úspechy v oblasti enzymológie a inžinierskej enzymológie. Unikátne vlastnosti enzýmov sú špecifickosť špecificity a vysoká katalytická aktivita - prispievajú k jednoduchosti a vysokej citlivosti tejto analytickej metódy a veľký počet známych a študovaných enzýmov sa nechá neustále rozšíriť zoznam analyzovaných látok.
Senzory mikropymu enzýmu - použite tepelný účinok enzymatickej reakcie. Skladá sa z dvoch stĺpcov (meranie a riadenie) naplnené nosičom s imobilizovaným enzýmom a vybavený termistormi. Keď analyzovaná vzorka prechádza cez merací kolóna, vyskytuje sa chemická reakcia, ktorá je sprevádzaná zaznamenaným tepelným účinkom. Tento typ senzorov je zaujímavý pre jeho univerzálnosť.
Záver
Po analyzovaní praktickej aplikácie tepelného účinku chemických reakcií je možné uzavrieť: tepelný účinok úzko súvisí s náš každodenný život, je podrobený nepretržitému štúdiu a nájde všetky nové aplikácie v praxi.
V kontexte rozvoja moderných technológií, teplý efekt našiel svoje použitie v rôznych priemyselných odvetviach. Chemická, vojenská, stavebná, potravina, ťažba a mnoho ďalších priemyselných odvetví využívajú tepelný účinok vo svojom vývoji. Používa sa v spaľovacích motoroch, chladiacich zariadeniach av rôznych zariadeniach pece, ako aj pri výrobe chirurgických nástrojov, tepelne odolných náterov, nových typov stavebných materiálov a tak ďalej.
V moderných podmienkach neustáleho rozvíjania vedy vidíme vznik čoraz viac nového vývoja a objavov v oblasti výroby. To znamená všetky nové a nové oblasti aplikovania tepelného účinku chemických reakcií.
Čierna E. A.
Bibliografia
Musabekov yu. S., Marsen Bertlo, M., 1965; Centenaire de Marcelin Berthelot, 1827-1927, P., 1929.
Patent 852586 Ruská federácia. MKI pri 28 d 5/00. Metóda dimenzovateľného výcviku diamona /a.p.grigoryev, s.kh.lifshits, p.p.shamaev (Ruská federácia). - 2 s.
