Справочный (теоретический) материал, необходимый для понимания задания и

выполнения работы

К важнейшим функциям, характеризующим химические системы, относятся внутренняя энергия U; энтальпия Н; энтропия S и энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал G).

Если химическая реакция протекает при постоянном объёме (∆V = 0, изохорный процесс), то работа расширения системы (А = P∆V) равна нулю.

Химическая реакция чаще всего осуществляются при постоянном давлении

(∆P = 0, изобарный процесс). В подобном случае для характеристики процесса удобнее пользоваться не внутренней энергией U, а энтальпией Н, которая определяется соотношением: H = U + P∆V.

Энтальпия имеет ту же размерность, что и внутренняя энергия, и поэтому обычно выражается в Дж или кДж. При постоянном давлении: ∆H = ∆U + P∆V.

Реакции, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими, с поглощением – эндотермическими.

Иногда тепловой эффект химической реакции выражают количеством выделившейся или поглощенной теплоты и обозначают буквой Q. Для экзотермических реакций Q > 0, а для эндотермических – Q < 0.

Ø Если реакция экзотермическая - ∆H < 0; Q > 0,

Ø Если реакция эндотермическая - ∆H > 0; Q < 0

Отсюда вытекает связь между Q и ∆H: + Q = −∆H.

Химические уравнения, в которых указаны изменения энтальпии, называются термохимическими уравнениями.

Основным законом термохимии является закон Г.И. Гесса, согласно которому изменение энтальпии (тепловой эффект) химической реакции определяется только начальным и конечным состоянием системы не зависит от пути перехода от пути перехода системы из одного состояния в другое.

Первым следствием из закона Гесса является соотношение:

где – энтальпия химической реакции.

Первый член в правой части уравнения – сумма энтальпий образования продуктов реакции, взятых с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции;

Второй член – аналогичная сумма для исходных веществ.

Тепловые эффекты, сопровождающие химические реакции, измеряют в приборах, называемых калориметрами или калориметрическими установками (рис.1).

Простейший калориметр состоит из 2-х сосудов: наружного (4) и внутреннего калориметрического (3). Во избежание потерь теплоты через стенки калориметрического сосуда он помещается на подставку из пенопласта (материал с малой теплопроводностью). Калориметр закрывается крышкой (5) с тремя отверстиями: для воронки (2), мешалки (6) и термометра (7).

Определение теплового эффекта растворения безводной соли (хлорида аммония) проводят в упрощенном калориметре: два сосуда, помещенные один в другой. Внутренний сосуд закрывается пробкой с термометром. Воздушная прослойка между двумя сосудами лишь в некоторой степени обеспечивает теплоизоляцию внутреннего сосуда от окружающей среды.

 

Вопросы к защите работы

1. Сформулируйте закон Гесса, следствие из закона Гесса.

2. Дайте определение экзо - и эндотермических реакций?

3. Какой знак имеют значения энтальпий экзо- и эндотермических реакций?

4. Экспериментально установлено, что при взаимодействии 2,3 г натрия с водой

выделяется 14,0 кДж теплоты. Вычислите энтальпию реакции.

 

Ø Учебная литература: /1/, с. 170-185; /2/, с.181-190; /3/, с. 123-131.