Тепловой эффект химической реакции

"Тепловой эффект химической реакции" или изменение Энтальпияэнтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

Реакция должна протекать либо при постоянном объёме 'Q'v(изохорный процесс), либо при постоянном давлении 'Q'p(изобарный процесс).
В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P const работы расширения.

Если реакцию проводят при стандартных условиях при Т 298 К и Р 1атм, тепловой эффект называют стандартным тепловым эффектом реакции или стандартной энтальпией реакции Δ'H'rO. В термохимии стандартный тепловой эффект реакции рассчитывают с помощью стандартных энтальпий образования.

Стандартная энтальпия образования (стандартная теплота образования)
Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивых Стандартные условиястандартных состояниях. Обозначается Δ'H'fO.

Например, стандартная энтальпия образования 1 моль метана из углерода и водорода равна тепловому эффекту реакции:
::: С(тв) + 2H2(г) CH4(г) + 76 кДж/моль.

Энтальпия образования простых веществ принимается равной нулю, причем нулевое значение энтальпии образования относится к агрегатному состоянию, устойчивому при T 298 K. Например, для Иодйода в кристаллическом состоянии Δ'H'I2(тв)0 0 кДж/моль, а для жидкого Иодйода Δ'H'I2(ж)0 22 кДж/моль. Энтальпии образования простых веществ при стандатных условиях являются их основными энергетическими характеристиками.

Тепловой эффект любой реакции находится как разность между суммой теплот образования всех продуктов и суммой теплот образования всех реагентов в данной реакции (следствие Закон Гессазакона Гесса):
: Δ'H'реакцииO ΣΔ'H'fO (продукты) — ΣΔ'H'fO (реагенты)

Термохимические эффекты можно включать в химические реакции. Химические уравнения в которых указано количество выделившейся или поглощенной теплоты, называются термохимическими уравнениями. Реакции, сопровождающиеcя выделением тепла в окружащию среду имеют отрицательный тепловой эффект и называются Экзотермическая реакцияэкзотермическими. Реакции, сопровождающиеся поглощением тепла имеют положительный тепловой эффект и называются Эндотермические реакцииэндотермическими. Тепловой эффект обычно относится к одному молю прореагировавшего исходного вещества, стехиометрический коэффициент которого максимален.

Температурная зависимость теплового эффекта (энтальпии) реакции
Чтобы рассчитать температурную зависимость энтальпии реакции, необходимо знать мольные Теплоёмкостьтеплоемкости веществ, участвующих в реакции. Изменение энтальпии реакции при увеличении температуры от Т1 до Т2 рассчитывают по закону Кирхгофа (предполагается, что в данном интервале температур мольные теплоемкости не зависят от температуры и нет Фазовый переходфазовых превращений):

\Delta(H(T_2))\Delta(H(T_1))+\int\limits_1^2(\Delta(C_p)(T_1(,)T_2)d(T))


Если в данном интервале температур происходят фазовые превращения, то при расчёте необходимо учесть теплоты соответствующих превращений, а также изменение температурной зависимости теплоемкости веществ, претерпевших такие превращения:
: \Delta(H(T_2))\Delta(H(T_1))+\int\limits_1^(T_f)(\Delta(C_p)(T_1(,)T_f)d(T))+\int\limits_(T_f)^2(\Delta(C_p)(T_f(,)T_2)d(T))

где ΔCp(T1,Tf) — изменение теплоемкости в интервале температур от Т1 до температуры фазового перехода; ΔCp(Tf,T2) — изменение теплоемкости в интервале температур от температуры фазового перехода до конечной температуры, и Tf — температура фазового перехода.

Стандартная энтальпия сгорания
"Стандартная энтальпия сгорания" — Δ'H'горо, тепловой эффект реакции сгорания одного моля вещества в кислороде до образования оксидов в высшей степени окисления. Теплота сгорания негорючих веществ принимается равной нулю.

Стандартная энтальпия растворения
"Стандартная энтальпия растворения" — Δ'H'раство, тепловой эффект процесса растворения 1 моля вещества в бесконечно большом количестве растворителя. Cкладывается из теплоты разрушения Кристаллическая решёткакристаллической решетки и теплоты Гидратациягидратации (или теплоты Сольватациясольватации для неводных растворов), выделяющейся в результате взаимодействия молекул растворителя с молекулами или ионами растворяемого вещества с образованием соединений переменного состава — гидратов (сольватов). Разрушение кристаллической решетки, как правило, эндотермический процесс — Δ'H'реш > 0, а гидратация ионов — экзотермический, Δ'H'гидр реш и Δ'H'гидр энтальпия растворения может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Так растворение кристаллического Гидроксид кальциягидроксида калия сопровождается выделением тепла:
::: Δ'H'раствKOHо Δ'H'решо + Δ'H'гидрК+о + Δ'H'гидрOH-о −59КДж/моль

Под энтальпией гидратации — Δ'H'гидр, понимается теплота, которая выделяется при переходе 1 моля ионов из вакуума в раствор.

Стандартная энтальпия нейтрализации
"Стандартная энтальпия нейтрализации" — Δ'H'нейтроэнтальпия реакции взаимодействия сильных кислот и оснований с образованием 1 моля воды при стандартных условиях:
::: HCl + NaOH NaCl + H2O
::: H+ + OH- H2O, ΔHнейтр° -55,9 кДж/моль

Стандартная энтальпия нейтрализации для концентрированных растворов Электролитическая диссоциациясильных электролитов зависит от концентрации ионов, вследствие изменения значения ΔHгидратации° ионов при разбавлении.

Литература
Кнорре Д. Г., Крылова Л. Ф., Музыкантов В. С. «Физическая химия», Москва, Высшая школа, 1990
Эткинс П. «Физическая химия», Москва, Мир, 1980



ru.wikipedia.org