ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
1. Краткие теоретические сведения
Химические процессы протекают либо с выделением,
либо с поглощением теплоты; первые называются
экзотермическими, вторые – эндотермическими.
Количество выделенной или поглощенной теплоты
называется тепловым эффектом процесса.
При изобарном режиме Q
p
= ΔH, т.е. тепловой эффект
реакции равен изменению энтальпии системы.
В термодинамике полагают, что тепловой эффект
эндотермической реакции положителен, а экзотермической
– отрицателен. При этом исходят из следующих
соображений: при экзотермической реакции тепло уходит
из системы в окружающую среду, что соответствует убыли
внутренней энергии и энтальпии системы, в результате
ΔH = Н
кон
- Н
исх
будет отрицательна; при эндотермической
реакции тепло поглощается системой, что сопровождается
увеличением внутренней энергии и энтальпии системы, в
результате ΔH = Н
кон
- Н
исх
будет положительна. Раздел
химии, в котором изучаются тепловые эффекты различных
процессов, называется термохимией.
Химические уравнения, в которых указан тепловой
эффект реакции, называются термохимическими
уравнениями. Значение ΔH реакции в кдж указывают
после уравнения реакции (через точку с запятой). Значение
ΔH относят к числу молей веществ, участвующих в
реакции, которое указывают стехиометрическими
коэффициентами (часто они бывают дробными). Тепловой
эффект реакции зависит от агрегатного состояния вещества,
поэтому его указывают символами (г.) – газ; (ж.) –
жидкость; (т.) – твердое; (к.) – кристалл; (р.) – раствор. Если
специально не оговорено, то ΔH приводится для
стандартной температуры 25
о
С (298,15
о
К) и стандартного
давления 101 кПа (1 атм).
Пример термохимического уравнения:
1/2 Н
2
(г.) + 1/2 Сl
2
(г.) = HCL(г.); ΔH
о
298
−
=
92 кдж/моль.
Такая запись означает, что превращение 0,5 моля
газообразного водорода и 0,5 моля газообразного хлора в
1 моль хлористого водорода (г.) при 25
о
С и 101 кПа
сопровождается выделением 92 кдж теплоты. Часто
ограничиваются записью ΔH
о
. Изобарный режим
протекания реакций обычно предполагает стандартное
давление, температура может меняться, что отражается в
записи ΔH
о
Т
.
Основным законом термохимии является закон
Г.И.Гесса, согласно которому изменение энтальпии
(внутренней энергии) в химической реакции определяется
только видом и состоянием исходных веществ и продуктов
реакции и не зависит от пути перехода от начальных
веществ к конечным. Закон Гесса вытекает из первого
закона термодинамики при ограничивающих условиях:
р = const, тогда Q
p
= ΔH; и V = const, тогда Q
V
= ΔU.
Например, пятихлористый фосфор может быть
получен сразу:
Р(т.) + 5/2Cl
2
(г.) = PСl
5
(т.); ΔH
о
−
=
459,7 кдж
или в две последовательные стадии:
Р(т.) + 3/2Cl
2
(г.) = PСl
3
(ж.); ΔH
о
1
−
=
332,4 кдж
PCl
3
(ж.) + Cl
2
(г.) = PСl
5
(т.); ΔH
о
2
−
=
127,3 кдж
Изменение энтальпии в первом процессе равно сумме
изменений энтальпий в двух других: ΔH
о
= ΔH
о
1
+ ΔH
о
2
.
В учебной литературе термины «тепловой эффект»,
«теплота процесса», «изменение энтальпии», «энтальпия
процесса» считаются равнозначными. Закон Гесса дает
возможность оперировать с термохимическими
уравнениями как с алгебраическими – складывать,
вычитать, делить и умножать обе части на постоянное
число.
3 4
1. Краткие теоретические сведения Пример термохимического уравнения:
1/2 Н2(г.) + 1/2 Сl2(г.) = HCL(г.); ΔHо298 = − 92 кдж/моль.
Химические процессы протекают либо с выделением, Такая запись означает, что превращение 0,5 моля
либо с поглощением теплоты; первые называются газообразного водорода и 0,5 моля газообразного хлора в
экзотермическими, вторые – эндотермическими. 1 моль хлористого водорода (г.) при 25 оС и 101 кПа
Количество выделенной или поглощенной теплоты сопровождается выделением 92 кдж теплоты. Часто
называется тепловым эффектом процесса. ограничиваются записью ΔHо. Изобарный режим
При изобарном режиме Qp = ΔH, т.е. тепловой эффект протекания реакций обычно предполагает стандартное
реакции равен изменению энтальпии системы. давление, температура может меняться, что отражается в
В термодинамике полагают, что тепловой эффект записи ΔH То .
эндотермической реакции положителен, а экзотермической Основным законом термохимии является закон
– отрицателен. При этом исходят из следующих Г.И.Гесса, согласно которому изменение энтальпии
соображений: при экзотермической реакции тепло уходит (внутренней энергии) в химической реакции определяется
из системы в окружающую среду, что соответствует убыли только видом и состоянием исходных веществ и продуктов
внутренней энергии и энтальпии системы, в результате реакции и не зависит от пути перехода от начальных
ΔH = Нкон - Нисх будет отрицательна; при эндотермической веществ к конечным. Закон Гесса вытекает из первого
реакции тепло поглощается системой, что сопровождается закона термодинамики при ограничивающих условиях:
увеличением внутренней энергии и энтальпии системы, в р = const, тогда Qp = ΔH; и V = const, тогда QV = ΔU.
результате ΔH = Нкон - Нисх будет положительна. Раздел Например, пятихлористый фосфор может быть
химии, в котором изучаются тепловые эффекты различных получен сразу:
процессов, называется термохимией. Р(т.) + 5/2Cl2(г.) = PСl5(т.); ΔHо = − 459,7 кдж
Химические уравнения, в которых указан тепловой или в две последовательные стадии:
эффект реакции, называются термохимическими
Р(т.) + 3/2Cl2(г.) = PСl3(ж.); ΔH 1о = − 332,4 кдж
уравнениями. Значение ΔH реакции в кдж указывают
после уравнения реакции (через точку с запятой). Значение PCl3(ж.) + Cl2(г.) = PСl5(т.); ΔH о2 = − 127,3 кдж
ΔH относят к числу молей веществ, участвующих в Изменение энтальпии в первом процессе равно сумме
реакции, которое указывают стехиометрическими изменений энтальпий в двух других: ΔH о = ΔH 1о + ΔH о2 .
коэффициентами (часто они бывают дробными). Тепловой В учебной литературе термины «тепловой эффект»,
эффект реакции зависит от агрегатного состояния вещества, «теплота процесса», «изменение энтальпии», «энтальпия
поэтому его указывают символами (г.) – газ; (ж.) – процесса» считаются равнозначными. Закон Гесса дает
жидкость; (т.) – твердое; (к.) – кристалл; (р.) – раствор. Если возможность оперировать с термохимическими
специально не оговорено, то ΔH приводится для уравнениями как с алгебраическими – складывать,
стандартной температуры 25оС (298,15 оК) и стандартного вычитать, делить и умножать обе части на постоянное
давления 101 кПа (1 атм). число.
3 4
