Термохимия

После прочтения статьи Вы узнаете, в какую сторону направлена реакция, что составляет внутреннюю энергию системы и что такое энтальпия

Термохимия - это раздел физики и химии, изучающий тепловые явления при химических реакциях и физико-химических процессах.

Направление химической реакции

Направление химической реакции определяется свободной энергией Гиббса, которая будет описана ниже. Любой процесс может происходить сам по себе, а может требовать приложения внешних сил, например, если Вы отпустите книгу - она упадёт, это естесственный процесс, ожидать самопроизвольного поднятия книги в обычных условиях не представляется возможным. Так и химические реакции, в нормальных условиях протекают в одну сторону, а в определённых условиях могут протекать в обратную, например, реакция натрия и хлора в нормальных условиях (25° и 1 атм.) протекает слева направо:

2Na + Cl2 → 2NaCl (1)

Следующая реакция в тех же условиях происходить не будет:

2NaCl → 2Na + Cl2 (2)

Но! можно создать условия, в которых реакция (2) будет протекать, а реакция (1) нет, например, если пустить ток через подогретый хлорид натрия.

Изучением преобразования энергии занимается термодинамика, термодинамика, занимающаяся решением задач химии называется термохимией.

Внутренняя энергия системы

Внутренняя энергия системы это сумма потенциальной и кинетической энергий каждой из частиц системы. Термодинамика описывает макроскопические системы, т.е. не поведение молекул, а поведение некоторой системы, система - это "часть вселенной, выделенная для её (системы) изучения в удобной форме". Солнце, дерево или чашка - это примеры системы. Всё, что не входит в систему называется окружающей средой. Энергия внутри системы может изменяться различными способами, например:

Теплота q

При контакте системы с окружающей средой происходит теплообмен, тепло от более нагретого тела переходит к менее нагретому. Так, система отдаёт или принимает теплоту, изменение энергии системы равно разнице принятой и отданной энергии: ΔE = qin - qout = E1 - E2. Если рассматривать комнату как систему, то через батарею тепло qin поступает в комнату и через окно, стены, пол, потолок и двери тепло qout уходит.

Работа W

Если мы будем нагревать газ в резиновом шарике, то часть тепла будет расходоваться на увеличение шара, такой расход энергии называется работой. Любое действие против внешних сил является работой. Работа обозначается знаком минус, поскольку работа - это потеря энергии.

Таким образом, изменение энергии системы - это полученное тепло за вычетом совершённой работы:

ΔE = q - w

Энтальпия H

Энтальпия - это функция состояния системы, показывающая количество теплоты, которым обладает система. В любом процессе происходит поглощение или выделение теплоты, так, если в результате реакции теплота выделяется, то реакция называется экзотермической. Если в процессе реакции теплота поглащается, то процесс называется эндотермическим. Стандартная энтальпия образования (Hof) - это величина, показывающая изменение энтальпии в процессе образования вещества из простых составляющих, например, при образовании одного моля оксида алюминия Al2O3 из алюминия Al и кислорода O поглащается 400,5 ккал. Измеряют количество выделенного/поглощённого вещества с помощью специального устройства - калориметра.

2Al + 3O → Al2O3

Общее изменение энтальпии складывается из разницы энергии выделенной/поглощённой при разрыве связей реагентов и выделенной/поглощённой энергии при создании связей продуктов:

Закон Гесса:
ΔHo = ΣΔHof продукты - ΣΔHof реагенты

Закон Гесса формулируется так: тепловой эффект химической реакции, проводимой при постоянных температуре и давлении или постоянном объёме и температуре, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Стандартная энтальпия образования замеряется в лабораторных условиях, данные можно найти в различных справочниках.


Следующая статья - Скорость химической реакции.

Вам понравилась статья? Да / Нет (не требуется регистрации или чего-либо ещё, просто нажать)

Порекомендуйте статью своим друзьям:




Если Вы что-то не поняли - спросите это у нас:

Общая химия

1. Вещество

Вещество и его строение, модель атома

2. Электронная конфигурация атома

Сколько электронов в атоме и где их искать?

3. Ион

Ионы - заряженые частицы, катионы и анионы

4. Единицы измерения

А.е.м., моль, концентрация

5. Химические соединения

Молекулы, химические соединения

6. Термохимия

Химическая термодинамика, система, энтальпия

7. Скорость химической реакции

Сколько времени займёт реакция? Что влияет на скорость реакции?

8. Химическое равновесие

Равновесие обратимых реакций. Принцип Ле Шателье. Влияние внешних факторов на равновесие

9. Законы термодинамики

Мера беспорядка, энергия вселенной, свободная энергия Гиббса

10. Окислительно-восстановительные реакции

Степень окисления. Окислитель. Восстановитель. Редокс

11. Электрохимия

Электрохимия. Электролиз. Гальванические элементы

12. Классы соединений

Основные классы химических соединений. Классификация

Неорганическая химия

Органическая химия

Аналитическая химия




© 2015-2017 - K-Tree.ru
Копия материалов, размещённых на данном сайте, допускается только по письменному разрешению владельцев сайта.
По любым вопросам Вы можете связаться по почте info@k-tree.ru