Всего на сайте:
248 тыс. 773 статей

Главная | Добыча и разработка природных ресурсов

Термохимия  Просмотрен 113

Термохимия – раздел термодинамики, который изучает тепловые эффекты физических и химических процессов.

Любые процессы чаще всего сопровождаются выделением или поглощением теплоты, то есть тепловым эффектом.

Экзотермическая реакция – это реакция, протекающая с выделением теплоты от системы в окружающую среду (например: реакции окисления, галогенирования, полимеризации).

Эндотермическая реакция – это реакция, протекающая с поглощением теплоты из окружающей среды в систему (например: реакции восстановления, дегидрирования, пиролиз).

Для экзотермических реакций Q< 0

Для эндотермических Q > 0.

В термохимии используются такие понятия, как:

Изохорный тепловой эффект Qv = DU.

Изобарный тепловой эффект Qp = DH.

Взаимосвязь Qp и Qv выражается следующей формулой

Qp = Qv + DпRT или

Qр = Qv + РDV

Dп для реакции аА + bB ® сС + dD рассчитывается

D п = (с + d) – (a + b), учитываются только газообразные вещества.

Для расчётов используют:

1) Стандартный тепловой эффект – теплота химического процесса при стандартных условиях (Т = 298К, Р = 101325 Па), с образованием 1 моль продукта реакции.

2) Стандартную теплоту образования – это тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества из простых веществ при стандартных условиях.

Qр,m°,обр = DН m °,обр, так как Р = const.

m °,обр(простых веществ: О2, Al, S) = 0

3) Стандартную теплоту сгорания – это тепловой эффект реакции взаимодействия 1 моль вещества с газообразным кислородом при стандартных условиях, с образованием высших оксидов.

Qр,m°,сг = DН m °,сг, так как Р = const.

Эти величины – справочные, но можно рассчитать по формуле Коновалова.

m °,сг= -(408,4n + 44,4m + åx); кДж/моль

где n – количество кислорода (моль), необходимое для полного сгорания 1 моль вещества.

m – количество воды (моль), которое образуется в ходе реакции.

åх – сумма термических характеристик межатомных связей молекулы вещества (справочные величины). Приложение №2

Основной закон термохимии – закон Гесса:

Суммарный тепловой эффект реакции не зависит от промежуточных состояний и пути перехода, а зависит только от начального и конечного состояния системы.

Следствия:

1) Тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции минус сумма теплот образования исходных веществ с учётом коэффициентов всех участников реакции.

Например: для реакции в общем виде.

аА + bB = сС + dD

где А, В - исходные вещества;

С, D - продукты реакции.

a, b, c, d – коэффициентов в уравнении реакции.

 

Qp,x = DHx = (сDН m °,обр С + dDН m °,обр D) – (aDН m °,обр A + bDН m °,обр B)

 

2) Тепловой эффект реакции равен сумме теплот сгорания исходных веществ минус сумма теплот сгорания продуктов реакции с учётом коэффициентов всех участников реакции.

Qp,x = DHx = (аDН m °,сг А + bDН m °,сг B) – (cDН m °,сг С + dDН m °,сг D)

 

Тепловой эффект реакции зависит от температуры процесса. Эта зависимость описывается законом Кирхгофа:

хT = DH°х + DC°p (T-298)

где хT - тепловой эффект реакции при заданной Т

DH°х стандартный тепловой эффект

DC°pизменение стандартной теплоёмкости системы или температурный коэффициент теплового эффекта реакции.

DC°р = (с С°m,р С + d С°m,р D) – (a С°m,р A + b С°m,р B)

Проанализируем закон Кирхгофа:

Если DC°р>0, то тепловой эффект экзотермической реакции при увеличении температуры уменьшается;

Если DC°р<0, то тепловой эффект экзотермической реакции при увеличении температуры увеличивается;

Если DC°р=0, то тепловой эффект реакции не зависит от температуры.

 

Предыдущая статья:Первый закон термодинамики Следующая статья:Второй закон термодинамики
page speed (0.0172 sec, direct)