Termal etki, Isı, özel veya emilen termodinamik. İçinde sürerken sistem. │ Sistemin herhangi bir iş yapmadığı durum üzerinde belirlenir (olası genişleme işlemi hariç) ve T-RY ve ürünleri eşittir. Isı, F-Quea, yani bir durumdur. Durumlar arasında geçiş yaparken geçiş yoluna bağlıdır, daha sonra genel durumda, termal etki belirli bir rasyonun bir özelliği olarak hizmet edemez. İki durumda, sonsuz az miktarda ısı (temel ısı) D Q, devletin durumunun tam diferansiyeliyle çakışmaktadır: Sabitleme hacmi altında D q \u003d du (U-dahili enerji) ve Constancy D Q \u003d DH ( H Stalpia sistemleri).
Pratik olarak önemli olan iki tip termal etki vardır --zothermo-izobarosh (sabit t-tekrar ve p) ve izoterm-iso-high (sabit t ve hacim v). Diferansiyel ve integral termal etkiler arasında ayrım yapın. Diferansiyel termal etki ifadelerle belirlenir:
neredeyim, h i -ost. İçindeki kısmi molar. Enerji ve; V ben -Shechiometric. Kof. (V i\u003e ürünler için 0, 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 üretimi. Endotermik, efekt-ekzotermikin tersi işareti ile. İki tür etki ilişkisi ile ilişkilidir:
Termal etkinin sıcaklık bağımlılığı verilir, birden birinin kullanımı, kesinlikle konuşulan, R-B-B'ye katılanların kısmi molar hakkında bilgi gerektirir, ancak çoğu durumda bu değerler bilinmemektedir. Gerçek P-RAID'lerde ve diğer termodinamik olarak kusurlu ortamlarda akan P-QII için, diğer gibi, diğer gibi, termal etkiler, sistemin bileşimine ve deneyine bağlıdır. Koşullar, farklı R -'ler ve termal etkilerin sistematiğinin karşılaştırılmasını kolaylaştıran bir yaklaşım geliştirmiştir. Bu amaç, standart bir termal etki konseptidir (gösterilmiştir). Standart uyarınca, R-WA'ya katılanların belirtilenlerde bulunduğu durumlarda (genellikle hece-Ki) yapılan termal etki olarak anlaşılmaktadır. Farklılık. Ve ayrılmaz standart termal etkiler her zaman sayısal olarak çakışır. Standart termal efektin, standart formasyon ısısının tabloları veya B-B'deki ısı yanması tablolarını kullanarak hesaplamak kolaydır (aşağıya bakınız). Aslında ölçülen ve standart termal etkiler arasındaki noniceatik olmayan ortamlar için, termodinamik hesaplamalarda termal etkiler kullanırken aklınızda bulundurmanın gerekli olduğu büyük bir tutarsızlık vardır. Örneğin, alkalin diasetydid [(CH30) 2 NH (TV) + H20 (G) \u003d \u003d CH3 SOKH 2 (TV) + CH3 COXY (G) +] 0.8 N. Sulu NaOH (ağırlıkça% 58), 298'de ölçülen termal etkiye D H 1 \u003d - 52.3 KJ. Aynı № için standart koşullar altında, alındı \u200b\u200b\u003d - 18.11 KJ /. Yani demek. Fark, Belirtilen R-Rethele (Isı) içinde B'ye eşlik eden termal etkilerle açıklanmaktadır. Katı için, sıvı asetik siz ve sıcaklık, ACC.: D H 2 \u003d 13.60'a eşittir; 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 H 4. Örnek görünümdenancak, termal etkilerin çalışmalarında, eşzamanlı fiziksel etkilerin termal etkilerinin önemlidir. süreçler.
Termal etkilerin incelenmesi en önemli görevdir. Osn. Deney. Yöntem -Corrymetry. Sovr. Ekipman, gaz, sıvı ve katı fazlardaki termal efektleri, faz bölümünün sınırında ve karmaşık olarak incelemenizi sağlar. Sistemler. Ölçülen termal efektlerin tipik değerleri, yüzlerce J / yüz KJ'den artar. Sekmesinde. Kalorimetrich verileri verilir. Bazı R-İmkanların termal etkilerinin ölçümleri. Termal etkilerin, seyreltme ve ısı ölçülmesi, aslında ölçülen termal efektlerden standarda hareket etmenizi sağlar.
Önemli bir rol, iki türün termal etkisine aittir - eğitim ısısı bileşiktir. Basit B-B'nin ve b-b'deki yanmasının ısısı, içeriden oluştuğu daha yüksek elementlerin oluşumuna kadar. Bu termal etkiler standart koşullara ve tablo halinde verilir. Yardımlarıyla herhangi bir termal etkiyi hesaplamak kolaydır; O cebirich'e eşittir. R-Q'ye katılan tümlerin oluşumunun veya ısısının ısı miktarı:
Tablo Miktarları Uygulaması 
İzin verirmn'nin termal etkilerini hesaplar. Binlerce P-Qii, bu değerlerin kendileri sadece birkaç için bilinir. bin bağlantı. Bununla birlikte, böyle bir hesaplama yöntemi, ALGEBRAICH olarak elde edilen tahmini küçük değerden bu yana, küçük termal etkileri olan P-Cius için uygun değildir. Birkaç miktar Büyük değerler bir hata, ABS için K-paradyumu ile karakterize edilir. Büyüklük termal etkiyi aşabilir. Değerlerin yardımıyla termal etkilerin hesaplanması 
Bir devlet durumu olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Bu, termohem sistemleri yapmanızı sağlar. Gerekli R uygulamasının termal etkisini belirlemek için URI (bkz.). Neredeyse her zaman standart termal efektleri hesaplayın. Yukarıda tartışılan yönteme ek olarak, termal etkilerin hesaplanması sıcaklık bağımlılığı ile gerçekleştirilir - ve
Bir kişinin fiziksel özelliklerinden biri fiziksel güçtür, herhangi bir kimyasal iletişimin en önemli özelliği, iletişimin gücüdür, yani Onun enerjisi.
Kimyasal bağ enerjisinin - bu bağlantıyı imha etmek için harcanması gereken enerji oluşumunda tahsis edilen bu enerji.
Genel olarak kimyasal reaksiyon, bir maddenin başkalarına dönüştürülmesidir. Sonuç olarak, kimyasal reaksiyon sırasında, bazı bağlantıların kırılması ve başkalarının oluşumunu, yani Enerji çevirme.
Fiziğin temel hukuku, enerjinin hiçbir şeyden doğmadığını ve izleme olmadan kaybolmadıklarını, ancak bir türden diğerine geçtiğini belirtir. Evrensellik sayesinde bu ilke açıkça kimyasal bir reaksiyona uygulanabilir.
Kimyasal reaksiyonun termal etkisi ısı miktarı olarak adlandırılır,
reaksiyon sırasında (veya emilir) ve 1 mol reaksiyona (veya elde edilen) maddeye göre.
Termal etki Q harfi ile gösterilir ve bir kural olarak, KJ / MOL veya KCAL / MOL cinsinden ölçülür.
Reaksiyon, ısı tahliye (q\u003e 0) ile gerçekleşirse, ekzotermik olarak adlandırılır ve eğer ısı emiliminde (Q< 0) – эндотермической.
Reaksiyonun enerji profilini canlandırması, daha sonra endotermik reaksiyonlar için, ürünler reaktiflerden daha fazla enerji altındadır ve ekzotermik için - aksine, reaksiyon ürünleri, reaktiflerden (daha kararlı), reaktiflerden daha düşük bir konumda bulunur.
Maddenin ne kadar büyük olduğu, enerji miktarı daha büyük olduğu açıktır (veya emilir), yani. Termal etki, madde miktarı ile doğrudan orantılıdır. Bu nedenle, termal etkinin maddenin 1 moline tutumu, çeşitli reaksiyonların termal etkilerini karşılaştırma arzumuzu nedeniyledir.
Ders 6. Termokimya. Kimyasal reaksiyon örneğinin termal etkisi. 8.0 g bakır (II) hidrojenin oksitinin restorasyonu ile, metal bakır ve su çiftleri oluşturuldu ve 7.9 KJ ısıtı. Bakır oksitin (II) azaltılmasının reaksiyonunun termal etkisini hesaplayın.
Karar. CUO Reaksiyon Denklemi (TV.) + H2 (G.) \u003d CU (TV.) + H2 O (G.) + Q (*)
1 Mol - X KJ'nin restorasyonu sırasında 0.1 mol - 7.9 KJ'nin restorasyonu sırasında bir oranda bulunun.
Burada x \u003d + 79 kj / köstebek. Denklem (*) alır
CUO (TV.) + H2 (G.) \u003d CU (TV.) + H2 O (G.) +79 KJ
Termokimyasal denklem- Bu, reaksiyon karışımının bileşenlerinin agrega durumunu (reaktifler ve ürünler) ve reaksiyonun termal etkisini gösteren bir kimyasal reaksiyon denklemidir.
Buzun eritilmesi veya suyu buharlaşacak şekilde, belirli miktarlarda ısı harcamak gerekirken, sıvı suyun donması sırasında veya su buharının yoğunlaşması sırasında aynı miktarda tahsis edilir. Bu yüzden sudan çıktığımızda soğuktur (vücut yüzeyinden su buharlaşması, enerji maliyetleri gerektirir) ve terleme, vücudun aşırı ısınmasından biyolojik bir koruyucu mekanizmadır. Aksine, dondurucu suyu dondurur ve çevresindeki odayı ısıtır, aşırı bir ısı verir.
Bu örnek, agrega su durumundaki değişikliklerin termal etkilerini göstermektedir. Erime ısısı (0O C) λ \u003d 3.34 × 105 j / kg (fizik) veya QL. \u003d - 6.02 KJ / MOL (kimya), ısı buharlaşma (buharlaşma) (100O'da) Q \u003d 2.26 × 106 J / KG (fizik) veya QISP. \u003d - 40.68 KJ / MOL (Kimya).
erime
buharlaşma |
|||||
oBR, 298.
Ders 6. Termokimya. Kimyasal reaksiyonun termal etkisi tabii ki, katı olduğunda süblimasyon işlemleri mümkündür
gaz fazına, sıvı durumunu ve biriktirme (kristalleşme) gaz fazından gelen ters işlemlerini atlar, ayrıca termal etkiyi hesaplamak veya ölçmek de mümkündür.
Her bir maddenin kimyasal bağlar olduğu, bu nedenle her bir maddenin bazı enerji rezervine sahip olduğu açıktır. Bununla birlikte, tüm maddeler bir kimyasal reaksiyonla birbirlerine dönüştürülemez. Bu nedenle, standart bir durum getirmeyi kabul etti.
Standart madde durumu- Bu, bu koşullarda en istikrarlı allotropik modicasyonda 1 atmosferin bir basıncı olan 298 K sıcaklığında bir maddenin toplam halidir.
Standart koşullar- Bu 298 K ve basınç 1 atmosferinin sıcaklığıdır. Standart koşullar (standart durum) index0 tarafından gösterilir.
Standart Isı Oluşumu Bağlantısı bu bileşiğin oluşumunun kimyasal reaksiyonunun standart durumlarında alınan basit maddelerden ısıl etkisi denir. Bileşik oluşumun ısısı Q sembolü ile gösterilir.0 Çeşitli bileşikler için, standart termal eğitim, fizikokimyasal değerlerin referans defterlerinde verilmiştir.
Basit maddelerin oluşumunun standart ısısı 0'a eşittir. Örneğin, Q0 arr., 298 (O2, Gaz) \u003d 0, Q0 arr., 298 (C, TV, Grafit) \u003d 0.
Örneğin . Bakır sülfatın (II) oluşumu için termokimyasal denklemi kaydedin. Referans Kitabından Q0 ARR, 298 (CUSO4) \u003d 770 KJ / MOL.
CU (TV.) + S (TV.) + 2O2 (G.) \u003d CUSO4 (TV) + 770 KJ.
NOT: Termokimyasal denklem herhangi bir madde için kaydedilebilir, ancak reaksiyonun tamamen farklı bir şekilde gerçekleştiğini anlamak gerekir: listelenen reaktiflerden, bakır (II) ve kükürt (IV) ısıtılmış oksit olduğunda oluşur. ), ancak bakır sülfat (ii) oluşturulmaz. ÖNEMLİ SONUÇ: Termokimyasal denklem, hesaplamalara izin veren bir modeldir, diğer termokimyasal verilerle iyi bir şekilde tutarlıdır, ancak pratiğin doğruluğuna dayanmaz (yani, olasılığını veya reaksiyonu olasılığını veya yetersizliğini doğru tahmin edemiyor).
(B j) - Σ A i × q arr 0, 298 i
Ders 6. Termokimya. Kimyasal reaksiyonun termal etkisi
Açıklama. Sizi yanlış yönlendirmemek için hemen bu kimyasal termodinamiği ekleyeceğim reaksiyonun olasılığını / imkansızlığını tahmin edebilirBununla birlikte, bu, okul kimya dersinin ötesine geçen daha ciddi "araçlar" gerektirir. Bu tekniklere kıyasla termokimyasal denklem, Heopse Piramidi'nin arka planındaki ilk adımdır - yapamaz, ancak yüksek değil.
Örnek 2. 5,8g ağırlığında su yoğuşmasının termal etkisini hesaplayın. Yoğuşma işlemi, H2 O (G.) \u003d H2 O (g.) + Q - Yoğuşma Genellikle 25O C 37 KJ / MOL (Dizin) Ezotermik Isı Yoğuşma işlemi ile tanımlanır.
Sonuç olarak, Q \u003d 37 × 0.32 \u003d 11.84 KJ.
19. yüzyılda, reaksiyonların termal etkilerini inceleyen Rus kimyacı, deneysel olarak kimyasal reaksiyonlar ile ilgili olarak enerji tasarrufu kanunu oluşturdu - HESS'nin yasası.
Kimyasal reaksiyonun termal etkisi, işlem yoluna bağlı değildir ve yalnızca sonlu ve ilk durumlardaki farkla belirlenir.
Kimya ve matematik açısından bu Kanun, bu yasa, herhangi bir "hesaplama yörüngesini" seçme sürecini hesaplamakta özgür olduğumuz anlamına gelir, çünkü sonuç buna bağlı değildir. Bu nedenle, HESS'nin çok önemli hukuku inanılmaz derecede önemlidir. gESS Hukukunun Corollary.
Kimyasal reaksiyonun termal etkisi, reaktiflerin oluşumunun ısısının netinin (stokiyometrik katsayıları dikkate alınarak) reaksiyon ürünlerinin oluşumunun oluşumunun ısısının toplamına eşittir.
Sağdilgenin açısından bu soruşturma, tüm reaktiflerin ilk önce yeni bir şekilde toplandığı basit maddelere dönüştürüldüğü sürece karşılık gelir, böylece reaksiyon ürünleri elde edildi.
Denklem şeklinde, GESS yasasının sonucu reaksiyon denklemine benziyor: bir 1 A 1 + A 2 A 2 + ... + A N A \u003d B 1 B 1 + B2 B2 + ... B
Aynı zamanda, bir I IB J, bir I - Reaktifler, B J - Reaksiyon Ürünleridir.
Öyleyse, GESSA yasasının sonucu q \u003d σ b j × q arizm formuna sahiptir. 0, 298
k bk + q
(A i)
Ders 6. Termokimya. Bir kimyasal reaksiyonun, birçok maddenin oluşumunun standart ısısından bu yana termal etkisi
a) Özel tablolara veya B'ye bağlı olarak) deneysel olarak belirlenebilir, (hesaplamak) çok sayıda reaksiyonun termal etkisini yeterince yüksek doğrulukla tahmin etmek mümkün olur.
Örnek 3. (GESS yasasının sonucu). Standart koşullar altında gaz fazında meydana gelen metanın buhar dönüşümünün termal etkisini hesaplayın:
CH4 (G.) + H2 O (G.) \u003d CO (G.) + 3 H2 ()
Bu reaksiyonun ekzotermik mi yoksa endotermik olup olmadığını belirleyin?
Çözüm: GESS yasasının sonucu
Q \u003d 3 q0 | D) + q 0 | (CO, D) -Q 0 | D) -q 0 | O, d) - genel olarak. |
|||||
obR, 298. | obR, 298. | obR, 298. | obR, 298. | ||||||
Q ob0. | 298 (h 2, d) \u003d 0 | Standart durumda basit bir madde |
|||||||
Referans Kitabından, karışımın kalan bileşenlerinin oluşumunun sıcaklığını buluruz.
O, d) \u003d 241.8 | (Co, d) \u003d 110.5 | D) \u003d 74.6 | |||||||||
obR, 298. | obR, 298. | obR, 298. | |||||||||
Değerleri denklem için değiştiriyoruz
Q \u003d 0 + 110.5 - 74.6 - 241.8 \u003d -205.9 KJ / MOL, reaksiyon oldukça endotermich.
Cevap: Q \u003d -205.9 KJ / MOL, endotermal
Örnek 4. (GESA'nın uygulanması). Reaksiyonların sıcaklığı bilinmektedir
C (TV.) + ½ o (g.) \u003d CO (g.) + 110.5 KJ
C (TV.) + O2 (G.) \u003d CO2 (G.) + 393.5 KJ Reaksiyon 2CO (G.) + O2 (G.) \u003d 2C02 (g.) Termal etkisini bulun. Birinci ve ikinci kararı çarpın 2'de denklem
2C (TV.) + O2 (g.) \u003d 2C (g.) + 221 KJ 2C (TV.) + 2O2 (G.) \u003d 2C02 (G.) + 787 KJ
İkinci denklemden ilk kez
O2 (G.) \u003d 2C02 (G.) + 787 KJ - 2CO (G.) - 221 KJ,
2CO (G.) + O2 (G.) \u003d 2C02 (G.) + 566 KJ Cevap: 566 KJ / MOL.
Not: Termokimyayı okurken, kimyasal reaksiyonu dışarıdan (dışarıdan) görüyoruz. Aksine, kimyasal termodinamik - kimyasal sistemlerin davranış bilimi - sistemi içeriden dikkate alır ve sistemin termal enerjisi olarak "entalpi" H konseptiyle çalışır. Entalpy, böyle
Ders 6. Termokimya. Kimyasal reaksiyonun termal etkisi, ısı miktarı ile aynı değildir, ancak zıt işarete sahiptir: Enerji sistemden ayırt edilirse, ortamı alır ve ısıtılır ve sistem enerji kaybeder.
Edebiyat:
1. Öğretici, v.v. Eremin, n.e. Kuzmenko ve ark., Kimya Sınıf 9, paragraf 19,
2. Eğitim ve metodolojik manuel "Genel kimyanın temelleri" bölüm 1.
Derleyiciler - S.G. Baram, i.n. Mironova. - Seninle al! Bir sonraki seminer mesleği için
3. A.V. Manuilles. Kimya temelleri. http://hemi.nsu.ru/index.htm.
§9.1 Kimyasal reaksiyonun termal etkisi. Termokimya'nın ana yasaları.
§9.2 ** Termokimya (devam). Maddenin oluşumunun elemanlardan ısıtılması.
Standart entalpi eğitim.
Dikkat!
Bu nedenle, yerleşim görevlerini çözmeye gidiyoruz, bu nedenle, hesap makinesi kimyadaki seminerler için de arzu edilir.
Herhangi bir kimyasal reaksiyon, ısı şeklinde atılım veya enerji emilimi eşlik eder.
Isı farklılıklarının seçimi veya emilimi temelinde ekzotermik ve endotermik reaksiyonlar.
Ekzotermik Reaksiyonlar - bu tür reaksiyonlar, burada ısı tahsis edilir (+ q).
Endotermal reaksiyonlar - Isının emilir (-Q) akışı olduğunda reaksiyonlar.
Termal Etkisi Reaksiyonu (S.) Belirli sayıda ilk reaktifin etkileşimi etkileşime girdiğinde serbest bırakılan veya emilen ısı miktarını arayın.
Termokimyasal denklem, kimyasal reaksiyonun termal etkisinin belirtildiği denklem denir. Böylece, örneğin, termokimyasal denklemlerdir:
Termokimyasal denklemlerin, termal etkinin anlamına bağlı olduğu için, termokimyasal denklemlerin mutlaka reaktiflerin ve ürünlerin toplam halleri hakkında bilgi içermesi gerektiği belirtilmelidir.
Reaksiyonun termal etkisinin hesaplanması
Reaksiyonun termal etkisini bulmak için tipik bir görevin bir örneği:
45 g glikozun denklemine uygun bir oksijen ile etkileşimi ile
C6 H 12 O 6 (TV.) + 6O 2 (g) \u003d 602 (g) + 6H20 (g) + Q
700 KJ ısındı. Reaksiyonun termal etkisini belirler. (Numarayı tamsayıya kadar kaydedin.)
Karar:
Glikoz maddesinin miktarını hesaplayın:
n (C6H206) \u003d M (C6H206) / m (C6H20 6) \u003d 45 g / 180 g / mol \u003d 0.25 mol
Şunlar. Oksijene sahip 0.25 mol glukoz etkileşimi 700 KJ ısı vurgulandığında. Durumda sunulan termokimyasal denklemden, oksijenli 1 mol glikoz etkileşimi, Q (reaksiyonun termal etkisi) ile eşit miktarda ısı miktarı ile oluşturulduğunu izler. Sonra aşağıdaki oran doğrudur:
0.25 mol Glikoz - 700 KJ
1 Mol Glikoz - Q
Bu orandan, denklem buna karşılık gelir:
0.25 / 1 \u003d 700 / q
Rahatlayın ki, bunu buluruz:
Böylece reaksiyonun termal etkisi 2800 KJ'dir.
Termokimyasal denklemler hakkındaki hesaplamalar
Termokimya sınavının görevlerinde çok daha sık, termal etkinin anlamı zaten bilinmektedir, çünkü Durum, tam bir termokimyasal denklemi verir.
Bu durumda, bilinen bir miktar reaktifi veya ürünle birlikte serbest bırakılan / emici miktarını hesaplamak için gereklidir, veya aksine, bilinen bir ısıya göre, kütle, hacmi belirlemek için gereklidir. bir insanın iniş yapısının bir maddesinin miktarı.
Örnek 1.
Termokimyasal reaksiyon denklemine uygun olarak
3FE 3 O 4 (TV.) + 8AL (TV.) \u003d 9FE (TV.) + 4AL 2 O 3 (TV.) + 3330 KJ
68 g alüminyum oksit oluştu. Ne kadar sıcaklık ayrıldı? (Numarayı tamsayıya kadar kaydedin.)
Karar
Alüminyum oksit maddesinin miktarını hesaplayın:
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
4 mol alüminyum oksit oluşumunda reaksiyonun termokimyasal denklemine göre, 3330 KJ öne çıkıyor. Bizim olgumuzda 0.6667 mol alüminyum oksit oluşur. Aynı anda serbest bırakılan ısı miktarı, X CJ'den orantıya göre belirtir:
4 Mole AL 2 O 3 - 3330 KJ
0,667 mol AL 2 o 3 - x KJ
Bu oran denklemeye karşılık gelir:
4 / 0,6667 \u003d 3330 / x
Hangi, x \u003d 555 KJ'yi bulduğunu belirtmek
Şunlar. Termokimyasal denklemine göre 68 g alüminyum oksit oluşumunda, durumunda 555 KJ ısı ayırt edilir.
Örnek 2.
Reaksiyonun bir sonucu olarak, termokimyasal denklemi
4fes 2 (TV.) + 11O 2 (G) \u003d 8SO2 (G) + 2FE 2 O 3 (TV.) + 3310 KJ
1655 KJ ısındı. Vurgulanan kükürt dioksitin (N.U.) 'nın hacmini (L) belirleyin. (Numarayı tamsayıya kadar kaydedin.)
Karar
Termokimyasal tepki denklemine uygun olarak, 8 mol öylesine 2 oluşumunda ısıya 3310 CJ vurgulanır. Bizim durumumuzda, 1655 KJ sıcaklığı serbest bırakıldı. Madde miktarının aynı anda oluşturulmasına neden olmasına izin verin, X mol'e eşittir. Sonra aşağıdaki oranı adildir:
8 Mole SO 2 - 3310 KJ
x MO SO 2 - 1655 KJ
Denklemin aşağıdaki gibidir:
8 / x \u003d 3310/1655
Rahatlayın ki, bunu buluruz:
Böylece, aynı anda oluşturulan bu şekilde bu kadar 2 madde miktarı 4 mol'dir. Sonuç olarak, hacmi:
V (so 2) \u003d v m ∙ n (so 2) \u003d 22.4 l / mol ∙ 4 mol \u003d 89.6 l ≈ 90 l (BÜTÜNLÜLÜNE YÜRÜTME, çünkü durumda gereklidir.)
Kimyasal reaksiyonun termal etkisinde daha fazla demonte görevler bulunabilir.
Termal reaksiyon etkisi bir kimyasal reaksiyonun akışının bir sonucu olarak salınan veya sistem tarafından emilen ısı miktarı. Bu, N (P, T \u003d Const) veya U (V, T \u003d Const) olabilir.
Isı reaksiyonu tahsis edilirse, yani. Entalpy sistemi azalır ( N. 0 ), sonra reaksiyon denir ekzotermik.
Isı emiliminin eşlik ettiği reaksiyonlar, yani Entalpi sistemde bir artışla ( N. 0), denilen E. ndotermal.
Diğer devlet fonksiyonları gibi, entalpi madde miktarına bağlıdır, bu yüzden iyidir ( N) Tipik olarak 1 mol maddeye karşılık gelir ve KJ / MOL'da ifade edilir.
Genellikle sistemin işlevleri tarafından belirlenir standart koşullarStandart durumun parametrelerine ek olarak, standart sıcaklık T \u003d 298.15 K (25C) dahil edilir. Genellikle sıcaklık, alt indeks formunda () gösterir.
5.3. Termokimyasal denklemler
Termokimyasal reaksiyon denklemleri Termal etkinin belirtildiği denklemler, reaksiyon koşulları ve agrega maddelerinin durumları. Genellikle, reaksiyon entalpisi bir termal etki olarak gösterilir. Örneğin,
C (Grafit) + O 2 (Gaz) \u003d CO2 (Gaz), N 0 298 \u003d 396 KJ.
Termal etki reaksiyon denkleminde yazılabilir:
C (Grafit) + O 2 (Gaz) \u003d CO2 (Gaz) + 396 KJ.
Kimyasal termodinamikte, ilk kayıt şekli daha sık kullanılır.
Termokimyasal denklemlerin özellikleri.
1. Termal etki reaktanın kütlesine bağlıdır,
genellikle bir mol maddesi için hesaplanır. Bu bağlamda, kullanabileceğiniz termokimyasal denklemlerde kesirli katsayılar. Örneğin, bir klorürün bir dua edilmesinin oluşumu durumunda, termokimyasal denklem aşağıdaki gibi yazılmıştır:
½H 2 + ½cl2 \u003d HC1, H 0 298 \u003d 92 KJ
veya H2 + CL 2 \u003d 2HSL, H 0 298 \u003d 184 KJ.
2. Termal efektler, reaktiflerin agrega durumuna bağlıdır; Termokimyasal indeks denklemlerinde belirtilmiştir: j. sıvı g. Gazous, t. katı veya - kristal r - çözüldü.
Örneğin: H2 + ½ o 2 \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. Termokimyasal denklemlerle cebirsel eylemler üretebilirsiniz (eklenebilir, herhangi bir katsayılı tarafından termal etki ile çarpın).
Termokimyasal denklemler sıradan olarak daha tamamen, reaksiyonda meydana gelen değişiklikleri yansıtır Sadece reaktiflerin ve ürünlerin nitel ve kantitatif bileşimini değil, aynı zamanda bu reaksiyonun eşlik ettiği enerjinin kantitatif dönüşümünü gösterirler.
5.4. HESS yasası ve soruşturması
Termokimyasal hesaplamaların temeli, açık Rus bilimcisi Hesse G. I. (1841) 'nin yasasıdır. Aşağıdakilerde özü: Kimyasal reaksiyonun ısıl etkisi, yalnızca sistemin başlangıç \u200b\u200bve bitiş durumuna bağlıdır, ancak işlemin hız ve yoluna bağlı değildir, yani ara aşama sayısından budur. Bu, özellikle, termokimyasal reaksiyonların termal etkileri ile birlikte katlanabileceği anlamına gelir. Örneğin, CO2 karbon ve oksijenin oluşumu aşağıdaki şemaya sunulabilir:
C + O. 2 n 1. YANİ 2 1. C (Grafik.) + O 2 (G) \u003d CO2 (G), N 0 1 \u003d 396 KJ.
2. C (Grafik.) + 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 CO2 (G), N 0 3 \u003d 285,5KJ.
CO +.½ HAKKINDA 2
Tüm bu üç işlem pratikte yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilindiği gibi, Formasyon CO2'nin (N 1) termal etkileri ve CO (N3) yanması deneysel olarak belirlenir. CO (N 2) termal etkisini deneysel olarak ölçmek imkansızdır, çünkü karbonun oksijen eksikliğinin koşullarında yanması, bir CO ve CO2 karışımı oluşturulmuştur. Ancak, CO oluşumunun basit maddelerden oluşumunun reaksiyonunun entalpisi hesaplanabilir.
HESS'nin yasasından, H 0 1 \u003d H 0 2 + H 0 3'ü takip eder. Dolayısıyla
H 0 2 \u003d H 0 1 H 0 3 \u003d 396 (285,5) \u003d 110,5 (KJ) olağanüstü bir değerdir
Böylece, GESS yasasını kullanarak, deneysel olarak belirlenemeyen reaksiyonların sıcaklığını bulmak mümkündür.
Termokimyasal hesaplamalarda, GESS yasasının iki sonucu yaygın olarak kullanılmaktadır. İlk olarak, reaksiyonun termal etkisi, reaksiyon ürünlerinin oluşumunun oluşumunun entalpasının toplamına eşittir, kaynak maddelerin oluşumunun (reaktifler) oluşumunun entalpasının miktarı.
N. 0 h.R. = n. prod · H. 0 ƒ Prod - n. İsx · N. 0 ƒ reaktifler ,
burada n madde miktarı; n 0 ƒ madde oluşumunun standart entalpi (ısı).
Formasyon reaksiyonunun 1 molünün, standart koşullar altında belirlenen basit maddelerden 1 mol'ün termal etkisi, bu maddenin oluşumunun standart entalpisi (N 0 görüntüsü veya N 0 ƒ KJ / MOL) olarak adlandırılır.
Maddenin mutlak entalpisini belirlemenin imkansız olduğu için, daha sonra ölçümler ve hesaplamalar için, referansın başlangıcını, yani değerin alındığı sistem ve koşulları belirlemek gerekir. : n \u003d 0 Termodinamikte, basit maddelerin durumları, standart bir durumda normal koşullar altında en istikrarlı formlarında referansın başlangıcı olarak alınır.
Örneğin: N 0 ƒ (0 ƒ) \u003d 0, ancak n 0 ƒ (o 3) \u003d 142.3 KJ / mol. Standart oluşum entalpies birçok madde için tanımlanmıştır ve referans kitaplarında gerçekleştirilir (Tablo 5.1).
Genel olarak, AA + BB reaksiyonu için \u003d SS + DD entalpi, birinci sonuçta, denklem ile belirlenir:
H 0 298 saat. \u003d (Cn 0 ƒ, C + Dn 0 ƒ, E) (AH 0 ƒ, A + VH 0 ƒ, B).
GESS yasasının ikinci sonucu organik maddeler ile ilgilidir. Organik maddeleri içeren reaksiyonun ısıl etkisi, ürünlerin yanma ısısını eksi, reaktiflerin ısı yanması miktarına eşittir.
Aynı zamanda, yanma ısısı tam olarak belirlenir
yanma: karbon, CO2, hidrojen ila H20, azot ila n2 oksitlenir.
Oksidasyon reaksiyonunun, daha yüksek oksitlerin oluşumundan önce maddeye dahil edilen oksijen elemanları ile termal etkisi denir bu maddenin yanmasının sıcaklığı(N 0 sg.). Yanma O 2, C02, H20, N2'nin sıfıra eşit alındığı açıktır.
Tablo 5.1
Bazı maddelerin termodinamik sabitleri
|
Madde |
0 F, 298, KJ / MOL |
S 0 298, J / Molk |
G 0 F, 298, KJ / MOL |
Madde |
0 F, 298, KJ / MOL |
J / molk. |
g 0 f, 298, |
|
C (grafit) | |||||||
Örneğin, etanolün yanmasının ısısı
C2H5 OH (G) + 3O 2 \u003d 2CO2 + 3H20 (G)
H 0 x.r. \u003d H 0 СГ (C2H5H5H) \u003d 2n 0 ƒ, (C02) + 3N 0 ƒ, (H20) N 0 ƒ, (C2H5).
N 0 SG (C2H5H5H) \u003d 2 (393,5) + 3 (241.8) - (277.7) \u003d 1234,7 KJ / MOL.
Yanmanın ısısı da referans kitaplarında verilir.
Örnek 1.Etanol dehidrasyon reaksiyonunun termal etkisini belirlerse
H 0 SG (C2H4) \u003d 1422.8; H 0 SG (H20) \u003d 0; Н 0 Сг (C2H5H5H) \u003d 1234,7 (KJ / MOL).
Karar.Reaksiyonu yazıyoruz: C2H5 OH (g) \u003d C2H4 + H20.
İkinci sonucuna göre, yanıt ısısının ısısının, dizinde gösterilen ısının termal etkisini belirliyoruz:
H 0 298 x.R \u003d H 0 СГ (C 2H5H5H) H 0 СГ (C2H4) H 0 SG (H20) \u003d
1234,7 + 1422.8 \u003d 188.1 KJ / MOL.
Termal niteliklerin özellikleri için tekniğe ayrı türler Yakıt genellikle onları kullanın kalorifik değer.
Kalorifik değer Yakıt, katı ve sıvı yakıtlar için bir kütle biriminin (1 kg) yanmasına karşılık gelen termal bir etki denir (tablo 5.2) için (Tablo 5.2) için katı ve sıvı yakıtlar veya hacim birimleri (1 m 3) (Tablo 5.2).
Tablo 5.2.
Birazın kalorifik değeri ve kompozisyonu
yaygın yakıt türleri
|
Kalorifik değer |
||||
|
oksijen | ||||
|
Antrasit* | ||||
|
Ağaçlar. kömür | ||||
|
Peri gaz | ||||
|
Ham yağ | ||||
* Antrasit - Maksimum karbon içeriğine sahip taş kömür (% 94-96).
Hidrojen, enerji, taşıma ve gelecek teknolojisi için en etkili kimyasal enerji taşıyıcısıdır, çünkü çok yüksek bir kalorifik değeri (Tablo 4.2), nispeten taşınması kolaydır ve sadece su oluşur, yani. "Saf" yanıcıdır, hava kirliliğine neden olmaz. Bununla birlikte, doğada çok küçük hidrojen içeriği, serbest halde bir enerji kaynağı olarak yaygın kullanımıyla müdahale edilir. Hidrojenin çoğu, su veya hidrokarbonların ayrışmasıyla elde edilir. Bununla birlikte, böyle bir ayrışma, çok fazla enerji tüketimi gerektirir ve pratikte, hidrojen elde etmek için ısı kayıpları nedeniyle, elde edilebildiğinden daha fazla enerji harcamak gerekir. Gelecekte, büyük ve ucuz enerji kaynakları oluşturmayı başarırsanız (örneğin, nükleer veya güneş enerjisi tekniklerinin geliştirilmesinin bir sonucu olarak), bir kısmı hidrojen elde etmek için kullanılacaktır. Birçok bilim adamı, geleceğin enerjisinin hidrojen enerjisi olduğuna inanmaktadır.
GESS Hukuku ve sonuçları yardımı ile, deneysel olarak belirlenmemiş olanlar da dahil olmak üzere birçok miktar belirlenebilir, eğer bilinmeyen değere verilen reaksiyon, bilinen özelliklere sahip diğer reaksiyonları katlayarak elde edilebilir.
Örnek 2.CH4 (N 0 SG \u003d 890CH / MOL) ve H2 (N 0 SG \u003d 286 KJ / MOL) yanmasının ısısına dayanarak,% 60 hidrojen ve 40 içeren bir gazın kalorifik değerini hesaplar. % metan ch 4.
Karar. Yanma reaksiyonlarının termokimyasal denklemlerini yazıyoruz:
1) H2 + ½O 2 \u003d H20 (g); n 0 f (H20) \u003d 286 KJ / MOL;
CH 4 + 2O 2 \u003d CO2 + 2N 2 O (G); N 0 2
H 0 2 \u003d H 0 ƒ, (C02) + 2N 0 ƒ, (H 2 0) N 0 ƒ, (CH 4) \u003d 3932. 286 + 75 \u003d 890 kJ / mol.
1M3 gaz, bileşen 2 ISS 4 olan 600L H2 ve 400L CH4 içerir. Gaz kalorifik değeri:
kJ / m 3.
Örnek 3.Tablo 5.1 kullanılarak, etilen yanma reaksiyonunun termal etkisini hesaplayın: C2H4 + 3O 2 \u003d 2 + 2N20 (g).
Karar.Tablo 5.1'den, reaksiyona dahil olan maddelerin oluşumunun entalpasının değerlerini yazıyoruz (KJ / MOL'da):
H 0 ƒ, CO 2 \u003d 393,5; Н 0 ƒ, C2H4 \u003d 52.3; H 0 ƒ, H20 \u003d 241.8.
(Basit maddelerin oluşumunun entalpasının sıfır olduğunu hatırlayın.)
GESS hukukunun sonucuna göre (4.4):
h 0 298 x.r \u003d n prod · n 0 ƒ, prod 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.
Örnek 4.Reaksiyonun termal etkisine dayanarak
3SAO (t) + p 2 o 5 (t) \u003d ca 3 (po 4) 2 (t), n 0 \u003d 739 KJ,
kalsiyum ortofosfat oluşumunun entalpisini belirler.
Karar.GESSA yasasının bir sonucu olarak:
H 0 298 X.R \u003d N 0 ƒ, CA 3 (PO 4) 2 (3n 0 ƒ, SAA + N 0 ƒ, P2 O 5).
Masadan. 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.
Örnek 5.Katı kükürtün yanma reaksiyonu için bir termokimyasal denklem yazın, eğer 66.9 KJ'ün kükürtün yanması sırasında ayırt edildiği biliniyorsa (ısıyı ölçerken, ürün sıcaklığının sıcaklığına düşürüldüğü varsayılmaktadır. 298 K'ye eşit reaktifler).
Karar.Termokimyasal denklemi yakmak için reaksiyonun termal etkisini hesaplamak gerekir:
S (t) + 2N20 (g) \u003d S02 (g) + 2N2 (g); h 0 \u003d x KJ.
Sorunun durumuna göre, 16 g kükürt, 66.9 KJ'nin çıktığı, 32 g kükürtün reaksiyona dahil olduğu bilinmektedir. Oranı derliyoruz:
16g 66.9 KJ
32g x kj x \u003d 133.8'e j.
Böylece, termokimyasal denklem:
S (t) + 2n20 (g) \u003d S02 (g) + 2N2 (g), n 0 x..r. \u003d 133,8 KJ.
(Isı vurgulandığından, reaksiyon ekzotermik, N 0 0).
Örnek 6.Hidrojen klorür oluşumunun entalpisi olan 5,6 litre hidrojen olan bir bileşik ile, hidrojen klorür oluşumuna eşittir (ürünlerin ve reaktiflerin sıcaklığı 25'tir) ile 5,6 litre hidrojen bir bileşik ile vurgulanır. С).
Karar.0 ƒ, (HC1) \u003d -91.8 KJ / MOL, bu, basit maddelerden bir dua eden HC1 oluşumunda, 91.8 KJ ısı ayırt edilir, bu da termokimyasal denklemine karşılık gelir:
½cl 2 + ½ H2 \u003d HC1, H 0 ƒ \u003d 91.8 KJ.
Denkleminden, 0,5 mol H2'nin 1 mol 2, yani 0.5 · 22.4 l \u003d 11.2 l elde edilmesi için tüketildiği görülebilir. Oranı derliyoruz:
11.2 l 91.8 KJ
5.6 l xx \u003d 45.19 KJ.
Cevap: 45.19 KJ ısı tahsis edilecektir.
Örnek 7.Üç termokimyasal denklemeye dayanarak (referansı kullanmamak için), demir (iii) oksit oluşumunun entalpisini belirleyin:
FE 2 O 3 + 3CO \u003d 2FE + 3CO2, 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.
Karar:Denklemi, belirlemeniz gereken termal etkiyi yazıyoruz:
4FE + 3O 2 \u003d 2FE 2 O 3; n 0 4 \u003d 2x KJ.
Dördüncü dört denklemi ilk üç denklemden elde etmek için, denklem 1) (2), denklemler 2) ve 3) - Açık (6) ve katlama ile çarpılır:
1) 4FE + 6CO 2 \u003d 2FE 2 O 3 + 6CO, N 0 1 \u003d 2 · (+26.5) KJ;
2) 60 \u003d 6C (Grafit) + 3O 2, N 0 2 \u003d 6 · (+110.4) KJ;
3) 6C (Grafit) + 6O 2 \u003d 602, 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.
Dolayısıyla 0 ƒ (Fe20 3) \u003d 822.2 KJ / MOL.
Giriş
Kimyasal reaksiyonların termal etkileri birçok teknik hesaplama için gereklidir. Birçok endüstride, askeri gelişmelerin yanı sıra geniş kullanım buluyorlar.
Bu ders çalışmasının amacı, termal etkinin pratik uygulamasını incelemektir. Kullanımı için bazı seçenekleri göz önünde bulunduracağız ve kimyasal reaksiyonların modern teknolojilerin geliştirilmesinde ısıl etkilerinin ne kadar önemli olduğunu öğreneceğiz.
Kimyasal reaksiyonun termal etkisi
Her madde belirli miktarda enerjinin farkındadır. Maddelerin bu özelliği ile zaten kahvaltı, öğle veya akşam yemeği ile karşı karşıyayız, çünkü gıda maddeleri vücudumuzun gıdalarda bulunan çok çeşitli kimyasal bileşiklerin enerjisini kullanmasına izin veriyor. Vücutta, bu enerji harekete dönüşür, iş, vücudun sabitini (ve oldukça yüksek!) Sıcaklığını korur.
Termokimya alanında çalışan en ünlü bilim adamlarından biri Bertlo'dur. Burtlo-Profesör Paris'teki en yüksek ilaç okulunun kimyasında (1859). Aydınlanma ve Dışişleri Bakanı.
1865'ten bu yana, Bertllo, aktif olarak termokimyada faaliyet gösteren, özellikle "kalorimetrik bombanın" (1881) buluşuna yönlendiren kapsamlı kalorimetrik çalışmalar yapıldı; "Ekzotermik" ve "endotermik" reaksiyon kavramına aittir. Bertlo, çok sayıda reaksiyonun termal etkileri, ayrışmanın ısısını ve birçok maddenin oluşumunda kapsamlı veriler elde etti.
Berthlo, patlayıcıların etkisini araştırdı: patlamanın sıcaklığı, yanma oranı ve patlayıcı dalganın yayılması vb.
Kimyasal bileşiklerin enerjisi esas olarak kimyasal bağlara odaklanır. İki atom arasındaki bağlantıyı yok etmek için, enerji harcamak gerekir. Kimyasal bir bağlantı oluştuğunda, enerji tahsis edilir.
Herhangi bir kimyasal reaksiyon, bazı kimyasal bağların ve başkalarının oluşumunun kırılmasıdır.
Kimyasal bir reaksiyonun bir sonucu olarak, enerjiler, kaynak maddelerdeki "eski" tahvilleri yok etmek için gerekli olduğundan daha fazla yeni bağların oluşumu sırasında serbest bırakılır, daha sonra enerji fazlalığı ısı olarak serbest bırakılır. Bir örnek yanma reaksiyonudur. Örneğin, doğal gaz (metan ch 4), çok miktarda ısıyı vurgulayarak hava oksijeninde yanar (Şekil 1a). Bu tür reaksiyonlar ekzotermiktir.
Isı salınımıyla akan reaksiyonlar, pozitif bir termal etki göstermektedir (Q\u003e 0, DH<0) и называются экзотермическими.
Diğer durumlarda, başlangıç \u200b\u200bmalzemelerindeki bağların tahrip edilmesi, yeni bağlantıların oluşumu sırasında izole edilebileceğinden daha fazla enerji gerektirir. Bu tür reaksiyonlar yalnızca enerji dışarıdan boyutlandırıldığında ve endotermik olarak adlandırıldığında meydana gelir.
Ortamdan ısı emilimi ile birlikte verilen reaksiyonlar (q<0, DH>0), yani Negatif bir termal etki ile, endotermik.
Bir örnek, karbon oksit (II) CO ve hidrojen H2'nin kömür ve sudan oluşmasıdır, bu da yalnızca ısıtılırken meydana gelir (Şekil 1b).
İncir. 1a, b. Molekül modellerini kullanarak kimyasal reaksiyonların görüntüsü: a) Ekzotermik reaksiyon, b) endotermik reaksiyon. Modeller, aralarında değişmemiş atom sayısıyla kaç yaşında ve yeni kimyasal bağların yok edildiği açıkça gösterilir.
Böylece, herhangi bir kimyasal reaksiyonun atılımı veya enerji emilimi ile eşlik eder. En sık, enerji, ısı formunda serbest bırakılır veya emilir (daha az sıklıkta - ışık veya mekanik enerji şeklinde). Bu sıcaklık ölçülebilir. Ölçüm sonucu, bir dua eden reaktif için Kilodzhules (KJ) 'de, reaksiyon ürününün dua edilmesi için ifade edilir. Böyle bir değer, reaksiyonun termal etkisi olarak adlandırılır.
Termal etki, kimyasal bir reaksiyonun içine akarken kimyasal sistem tarafından tahsis edilen veya emilen ısı miktarıdır.
Termal etki, Q veya DH karakterleri ile gösterilir (Q \u003d -DH). Değeri, reaksiyonun ilk ve bitiş durumlarının enerjileri arasındaki farka karşılık gelir:
Dh \u003d huk .- hisch. \u003d EKON.- EIR.
Simgeler (g), (g) gazoyu ve sıvı maddelerin durumunu gösterir. Tanımlar (TV) veya (K) - Katı, kristalin madde, (sulu) - su maddesinde oyulmuş vb.
Maddenin toplam durumunun belirlenmesi esastır. Örneğin, hidrojenin yanması reaksiyonunda, başlangıçta, belirli bir miktarda enerji olabileceği yoğuşması sırasında bir çift (gaz hali) formunda oluşturulur. Sonuç olarak, suyun bir sıvı biçiminde oluşması için, reaksiyonun ölçülen termal etkisi, sadece buharın oluşumundan biraz daha büyük olacaktır, çünkü buhar yoğuşması sırasında hala bir ısı var.
Reaksiyonun termal etkisinin belirli bir vakası da kullanılır - yanma ısısı. Adından, yanma ısısının yakıt olarak kullanılan maddeyi karakterize etmeye hizmet ettiği görülebilir. Yanma ısısı, 1 bir yakıt maddesi yığını (oksidasyon reaksiyonunda azaltma), örneğin:
|
asetilen |
isı yanma asetilen |
Moleküllerde depolanan enerji (E) enerji ölçeğinde ertelenebilir. Bu durumda, reaksiyonun ( E) termal etkisi grafik olarak gösterilebilir (Şekil 2).
İncir. 2. Termal etkinin grafik görüntüsü (Q \u003d E): a) Ekzotermik hidrojen yanma reaksiyonu; b) Elektrik akımının etkisi altında suyun ayrışmasının endotermik reaksiyonu. Reaksiyonun (grafiğin yatay ekseni) koordinatı, örneğin, maddelerin dönüşüm derecesi (% 100 - kaynak maddelerin tam dönüşümü) olarak kabul edilebilir.
Kimyasal reaksiyon denklemleri
Reaktiflerin ve ürünlerle birlikte kaydedilen kimyasal reaksiyonların denklemleri ve reaksiyonun termal etkisi termokimyasal denklemler denir.
Termokimyasal denklemlerin tuhaflığı, bunlarla çalışırken, maddelerin formüllerini ve termal etkilerin denklemin bir kısmından diğerine aktarabilirsiniz. Sıradan kimyasal reaksiyon denklemleriyle, kural olarak hareket etmek mümkün değildir.
Termokimyasal denklemlerin erkek ekleme ve çıkarılması da izin verilir. Bu, reaksiyonların zor olan veya deneyimde ölçülemeyen termal etkilerini belirler.
Bir örnek verelim. Laboratuarda uygulanması son derece zor " saf formu"Metan CH4 üretiminin, hidrojen ile doğrudan karbon bileşiği ile reaksiyonu:
C + 2H2 \u003d SH 4
Ancak, hesaplamaların yardımı ile bu tepki hakkında çok şey öğrenebilirsiniz. Örneğin, bu reaksiyonun bir exo- veya endotermik olacağı ve hatta termal etkinin büyüklüğünü bile hesaplar.
Metan, karbon ve hidrojenin yanma reaksiyonlarının ısıl etkileri bilinmektedir (bu reaksiyonlar kolaydır):
a) SH 4 (G) + 2O 2 (G) \u003d CO2 (G) + 2H20 (G) + 890 KJ
b) C (TV) + O 2 (G) \u003d CO 2 (G) + 394 KJ
c) 2H2 (G) + O 2 (G) \u003d 2H2 O (G) + 572 KJ
Son iki denklem (b) ve (b) denklemden (a) izin vermek. Denklemlerin sol kısımları soldan sağa doğru düşülecektir - sağdan. Aynı zamanda, tüm O 2 molekülleri, C02 ve H20. Azaltılacaktır: Biz elde ettik:
SH 4 (G) - C (TV) - 2H2 (G) \u003d (890 - 394 - 572) KJ \u003d -76 KJ
Bu denklem biraz sıradışı görünüyor. Denklemin her iki bölümünü (-1) üzerine çarpın ve CH4'ü zıt işaret ile sağ tarafa aktarın. İhtiyacımız olan kömür ve hidrojen metan oluşumunun denklemini elde ediyoruz:
C (TV) + 2H2 (G) \u003d CH4 (G) + 76 KJ / MOL
Böylece, hesaplamalarımız metan oluşumunun karbon ve hidrojenden oluşmasının ısıl etkisinin 76 KJ'dir (metan başına) ve bu işlemin ekzotermik olması gerektiğini göstermiştir (bu reaksiyonda enerji serbest bırakılacaktır).
Sadece aynı agrega durumlarında bulunan maddelerin, termokimyasal denklemlerdeki termokimyasal denklemlere sarkabilmesi ve kesilebileceği gerçeğine dikkat etmek önemlidir, aksi takdirde geçişin ısısı üzerindeki ısı etkisini belirlemek için yanılacaktır. bir agrega devlet diğerine.
Termokimya'nın temel yasaları
Kimyadaki kimyasalların kimyasal reaksiyonlarda dönüştürülmesi çalışmasına ilişkin olarak, termokimya denir.
Termokimyanın en önemli iki yasası var. Bunlardan birincisi, Lavois Laplace'nin yasası aşağıdaki gibi formüle edilmiştir:
Doğrudan reaksiyonun termal etkisi her zaman ters reaksiyonun zıt işaret ile termal etkisine eşittir.
Bu, herhangi bir bileşiğin oluşumunun, başlangıç \u200b\u200bmalzemelerinin bozulması sırasında emilen (serbest bırakılır) kadar enerji olarak serbest bırakıldığı (emilir) anlamına gelir. Örneğin:
2H2 (g) + o 2 (g) \u003d 2H20 (G) + 572 KJ (oksijende hidrojen yanması)
2 H20 (G) + 572 KJ \u003d 2H2 (G) + O 2 (g) (Elektrik çarpması genişletme)
Lavoisier Laplace Hukuku, enerjinin korunumu kanununun bir sonucudur.
İkinci termokimya hukuku 1840, Rus akademisyen I. Hessom'da formüle edilmiştir:
Reaksiyonun termal etkisi sadece maddelerin ilk ve nihai durumuna bağlıdır ve işlemin ara aşamalarına bağlı değildir.
Bu, bir dizi ardışık reaksiyonun toplam termal etkisinin, başlangıçta ve sonunda aynı kaynak ve sonlu maddeleri satırsa, diğer herhangi bir reaksiyonda olduğu gibi aynı olacağı anlamına gelir. Bu iki ana termokimya kanunu, termatikik denklemlere, reaksiyonların üyeleri bir bölümden diğerine aktarılabildiğinde, yeniden değerlendirmeyi koymak, kimyasal bileşiklerin formüllerini çıkarmak ve azaltmak için matematiksel bir şekilde bir miktar benzerliğe verir. Aynı zamanda, reaksiyon denklemlerdeki katsayıları dikkate almak gerekir ve çıkarılan maddelerin veya azaltılmış güvelerlerin aynı agrega durumunda olması gerektiğini unutmayın.
Uygulamada termal etkinin kullanımı
Kimyasal reaksiyonların termal etkileri birçok teknik hesaplama için gereklidir. Örneğin, uzay gemilerini ve diğer faydalı yükleri yörüngeye getirebilen güçlü Rus roketi "enerjisini" düşünün. Motorlar, adımlarından biri sıvılaştırılmış gazlar üzerinde - hidrojen ve oksijenle çalışır.
Diyelim ki, roketin teslimini kargo ile topraktan yörüngeye kadar harcamak zorunda kalacağını varsayalım, uçuş sırasında hava direncinin ve diğer enerji maliyetlerinin üstesinden geldiği bilinmektedir. Gerekli hidrojen ve oksijen tedarikini nasıl hesaplanır, bu rokette yakıt ve oksitleyici madde olarak bu rokette kullanılır?
Su oluşumunun hidrojen ve oksijenden reaksiyonunun termal etkisinin yardımı olmadan, zorlaştırmak zordur. Sonuçta, termal etki, roketi yörüngede geri çekmesi gereken enerjidir. Roketin yanma odalarında, bu ısı, nozullardan çıkan ve reaktif bir çekiş yaratan yontma gaz moleküllerinin (buharının) kinetik enerjisine dönüşür.
Kimya endüstrisinde, endotermik reaksiyonların geldiği reaktörleri ısıtmak için ısı miktarını hesaplamak için termal efektlere ihtiyaç vardır. Enerji sektöründe, yakıtın ısı yanmasıyla ilgili olarak, termal enerjinin üretimi hesaplanır.
Doktorlar beslenme uzmanları termal oksidasyon etkilerini kullanırlar gıda Ürünleri Vücutta, doğru beslenme diyetini sadece hastalar için değil, aynı zamanda sağlıklı insanlar için de - sporcular, çeşitli mesleklerin işçileri için de derlemek için. Gelenek, Jouley değil, ama diğer enerji birimleri - kaloriler (1 cal \u003d 4,1868 j). Yiyeceklerin enerji içeriği, herhangi bir gıda ürününün kütlesini ifade eder: 1 g, 100 g veya hatta ürünün standart ambalajı. Örneğin, yoğunlaştırılmış sütlü bir kavanoz etiketinde, bu yazıyı okuyabilirsiniz: "320 kcal / 100 g kalori içeriği".
Termal etki, sübstitüe edilmiş aromatik aminlerin sınıfını belirten monometilanilin elde ederken hesaplanır. Monometilanilin kullanımının ana alanı, benzin için bir önleyici katkı maddesidir. Boya üretiminde monomeetilanilin kullanmak mümkündür. Emtia monometilanilin (n-metilinilin), katalizörden periyodik veya sürekli düzeltme ile tahsis edilir. ΔH \u003d -14 ± 5 \u200b\u200bKJ / MOL reaksiyonunun termal etkisi.
Isıya dayanıklı kaplamalar
Yüksek sıcaklık tekniklerinin geliştirilmesi, özellikle ısıya dayanıklı malzemeler oluşturma ihtiyacına neden olur. Bu görev refrakter ve ısıya dayanıklı metaller kullanılarak çözülebilir. Intermetallic kapakları daha fazla dikkat çekmektedir, çünkü birçok değerli nitelikleri vardır: oksidasyona karşı direnç, agresif eriyik, ısı geçirmez vb. Faiz, bu bileşiklerin oluşumunun unsurlarının bileşenlerinden oluşumunun önemli ekzotermiktir. Intermetallic oluşumunun reaksiyonunun ekzotermalını kullanmanın iki yolu vardır. Birincisi, kompozit, iki katmanlı tozlar elde ediyor. Isıtıldığında, tozun bileşenleri etkileşime girer ve ekzotermik reaksiyonun ısısı, korumalı yüzeye tam erimiş bir halde ulaşan partiküllerin soğutulmasını telafi eder ve kaplamanın temeliyle sert bir şekilde kıvrılmış bir düşük yönlü oluşturur. Başka bir düzenleme, mekanik bir toz karışımının uygulanması olabilir. Parçacıkların yeterli ısıtması ile kaplamaya katmana girerler. Termal etki önemli ise, kaplama tabakasının kendi kendine dikilmesine, gerilme mukavemetini artıran, yoğun, düşük ruhlu bir kaplama yapısı üreten bir ara difüzyon tabakasının oluşumuna neden olabilir. Bunlar, büyük bir termal etkiye sahip intermetallic bir kaplama oluşturan ve birçok değerli niteliklere sahip olan bir kompozisyonun seçimidir - korozyon direnci, yeterli ısı direnci ve aşınma direnci, nikel alüminidlerin dikkatini çeker, özellikle Nial ve Ni 3 AL. Nial'ın oluşumu, maksimum bir termal etki eşlik eder.
Elmas tedavisinin termokimyasal yöntemi
Yüksek sıcaklıklarda aktığı gerçeğinden dolayı "termokimyasal" yöntemi elde edildi ve elmasın kimyasal özelliklerinin kullanımına dayanır. Yöntem aşağıdaki gibi gerçekleştirilir: Elmas karbonun kendi içinde çözülebilen metalle temas ettirilir ve çözünme veya tedavi işleminin sürekli olarak, bir karbon ile etkileşime giren bir gaz atmosferinde gerçekleştirilir. metal içinde çözüldü, ancak doğrudan elmasla tepki vermemek. İşlemde, termal etkinin büyüklüğü yüksek bir değer alır.
Elmasın termokimyasal tedavisi için en uygun koşulları belirlemek ve yöntemin olanaklarını belirlemek için, literatürün analizi olarak incelenmediği bazı kimyasal işlemlerin mekanizmalarını incelemek gerekiyordu. Elmasın termokimyasal tedavisinin daha spesifik bir çalışması önlenir, her şeyden önce, elmasın kendisinin özellikleri hakkında yetersiz bilgidir. Isıtma ile bozulmaktan korkuyordu. Elmasın termal stabilitesi üzerine yapılan çalışmalar sadece son yıllarda yapıldı. Nötr atmosferde veya vakumda kapananlar içermeyen elmasların, 1850 "C" ye kadar ve sadece yukarıdakilere zarar vermeden zarar görmeden zarar görmesi tespit edilmiştir.
Almaz, benzersiz sertlik, esneklik ve biyolojik dokular üzerinde düşük sürtünme nedeniyle en iyi bıçak malzemesidir. Elmas bıçaklar, operasyonları kolaylaştırır, kesintilerin iyileşmesi için son tarihlerin 2-3 katını azaltır. Gözün İSTK mikrocerrahisinin mikroördürlüğüne göre, termokimyasal yolla keskinleşen bıçaklar, sadece daha düşük değil, aynı zamanda en iyi yabancı örnekleri geçer. Binlerce işlem daha önce termokimyasal olarak bilenmiş bıçaklar yapıldı. Farklı konfigürasyonların ve boyutların elmas bıçakları, diğer tıp, biyoloji alanlarında uygulanabilir. Bu nedenle, elektron mikroskobudaki ilaçların üretimi için mikrotomlar kullanın. Elektron mikroskobunun yüksek çözünürlüğü, ilaçların kesiminin kalınlığı ve kalitesi için özel gereksinimler yapar. Termokimyasal yöntemle keskinleştirilmiş elmas mikrotomlar, istenen kalitenin bölümlerini yapmanıza izin verir.
Çimento üretimi için teknojenik hammaddeler
Çimento üretiminin daha fazla yoğunlaştırılması, çeşitli endüstrilerin atıklarını kullanarak enerji ve kaynak tasarrufu teknolojilerinin yaygın olarak kullanılmasını içerir.
Skarn-manyetit cevherinin işlenmesinde, kuru manyetik ayırma (SMS) kuyrukları ayırt edilir, bu da 25 mm'ye kadar bir tane büyüklüğünde bir kırma malzemesidir. SMS kuyrukları oldukça kararlı bir kimyasal bileşime, ağırlıkça%:%:
SiO 2 40 ... 45,
AL 2 O 3 10 ... 12,
Fe 2 o 3 15 ... 17,
CAO 12 ... 13,
MGO 5 ... 6,
Portland çimento klinker üretiminde SMS kuyruklarını kullanma olasılığı kanıtlanmıştır. Elde edilen çimentolar, yüksek mukavemet göstergeleri ile karakterize edilir.
Klinker oluşumunun (TEK) termal etkisi, bir cebirsel miktarda endotermik işlemin (kireçtaşının dekarbonizasyonu, kil minerallerinin dehidrasyonu, bir sıvı fazın oluşumu) ve ekzotermik reaksiyonlar (SMS kuyrukları tarafından tanıtılan pirit oksidasyonu) olarak tanımlanır. klinker aşamaları).
Fan-manyetit cevherinin çimento üretiminde zenginleştirilmesinin ana avantajları şunlardır:
Teknojenik bir kaynak nedeniyle hammadde tabanının genişletilmesi;
Çimento kalitesini korurken doğal hammadde tasarrufu;
Klinker ateşleme için yakıt ve enerji maliyetlerinin azaltılması;
Düşük enerjili klinker üretme olasılığı;
Atıkların rasyonel şekilde imhası nedeniyle çevre sorunlarını çözme ve klinker ateşleme sırasında atmosfere gaz emisyonlarını azaltmak.
Biyosensörler
Bosensörler, immobilize edilmiş enzimlere dayanan sensörlerdir. Maddelerin kompleksi, çok bileşenli karışımlarını hızlı ve niteliksel olarak analiz etmenize izin verin. Halen, bilim, sanayi, tarım ve sağlık hizmetlerinde bir dizi endüstride daha fazla kullanım da bulunur. Otomatik enzimatik analiz sistemleri oluşturmanın temeli, enzimoloji ve mühendislik enzimolojisi alanındaki en son başarılardır. Enzimlerin benzersiz nitelikleri özgüllük özgüllük ve yüksek katalitik aktivitedir - bu analitik yöntemin basitliğine ve yüksek hassasiyetine katkıda bulunur ve çok sayıda bilinen ve incelenen enzimin, analiz edilen maddelerin listesini sürekli olarak genişletmeye izin verilir.
Enzim mikrokalorimetre sensörleri - Enzimatik reaksiyonun termal etkisini kullanın. İmmobilize edilmiş bir enzimle bir taşıyıcı ile doldurulmuş olan ve termistörlerle donatılmış iki sütun (ölçme ve kontrol) oluşur. Analiz edilen numune ölçüm sütunundan geçtiğinde, kaydedilmiş bir termal etki eşlik eden bir kimyasal reaksiyon meydana gelir. Bu tür sensörler çok yönlülüğü için ilginçtir.
Sonuç
Böylece, kimyasal reaksiyonların termal etkisinin pratik uygulamasını analiz ettiler, sonuçlandırılabilir: Termal etki günlük yaşamımızla yakından ilişkilidir, sürekli bir çalışmaya tabi tutulur ve uygulamadaki tüm yeni uygulamaları bulur.
Modern teknolojilerin gelişimi bağlamında, sıcak etki çeşitli endüstrilerde kullanımını buldu. Kimyasal, Askeri, İnşaat, Yiyecek, Madencilik ve diğer birçok sanayi, gelişmelerindeki termal etkiyi kullanır. İçten yanmalı motorlarda, soğutma tesislerinde ve çeşitli fırın cihazlarında ve ayrıca cerrahi aletler, ısıya dayanıklı kaplamalar, yeni inşaat malzemeleri ve benzeri üretimde kullanılır.
Sürekli gelişen bilimin modern koşullarında, üretim alanında daha fazla yeni gelişmenin ve keşiflerin ortaya çıktığını görüyoruz. Bu, kimyasal reaksiyonların termal etkisini uygulamak için yeni ve yeni alanları gerektirir.
Black E. A.
Bibliyografi
Musabekov Yu. S., Marsen Bertlo, M., 1965; Centenaire de Marcelin Berthelot, 1827-1927, P., 1929.
Patent 852586 Rusya Federasyonu. MKI 28 D 5/00. Diamona /a.p.grigoryev, S.Kh.Lifshits, P.P.Shamaev (Rusya Federasyonu). - 2 s.
