Тема 4. Энергетика химических реакций

Термохимия – изучает тепловые эффекты химических реакций (первый и второй законы термодинамики)

Тепловой эффект химической реакции – тепло, которое выделяется или поглощается в данной химической реакции.

Система – всякий материальный объект, состоящий из большого числа частиц и обособленный от окружающей среды физическими или воображаемыми границами.

П ервый закон термодинамики:

Тепло, сообщаемое системе (Q) расходуется на изменение её внутренней энергии (DU) и на совершение работы против сил внешнего давления (А).

Q = DU + A

Q = DU + р *DV

, где А = р *DV Þ

Система перешла из состояния 1 в состояние 2

U₁, V₁, p₁

U₂, V₂, p₂

с остояние 1 состояние 2

начальное конечное

Х имические реакции

Изобарные (р – const) Изохорные (V – const)

1 (U₁, V₁, p – const) 1 (U₁, V – const) DV = 0

2 (U₂, V₂, p – const) 2 (U₂, V – const)

Q

Q_v = U₂ – U₁

_p = (U₂ – U₁) + p *(V₂ – V₁)

сгруппируем относительно

1-ого и 2-ого состояния

Q_p = (U₂ + p *V₂) – (U₁ + p *V₁)

U + p *V = H (энтальпия)

Теплосодержание системы

Q_p = H₂ – H₁, Q_Р = DH Q_v = DU

Вывод: тепловой эффект химической реакции равен:

изменению энтальпии системы изменению внутренней энергии

системы

! Таких реакций больше.

Т ермохимические уравнения характеризуются признаками:

а) отражено фазовое состояние (г., ж., тв.);

б) возможны дробные коэффициенты;

в) коэффициенты показывают число моль реагирующих и образующихся веществ;

г) указывается тепловой эффект

Э кзотермические Эндотермические

Протекают с выделением тепла Протекают с поглощением тепла

(теплосодержание системы (теплосодержание системы

уменьшается) возрастает)

- Q_p = - DH

+ Q_p = + DH

Закон Гесса»: тепловой эффект химической реакции не зависит от пути протекания реакции, а зависит от начального и конечного состояния системы.

С + О₂ ^DH1 СО₂ DН₁ = DН₂ + DН₃

гр. г. г. DН₂ = DН₁ - DН₃

+ _DН3

½ Изменение энергии (DН) часто изображают треу -

O₂ О₂ гольником, стороны которого – разные пути проте -

_DН2 ½ кания реакции(DН₂ нельзя непосредственно изме -

СО_(г) + рить в лаборатории)

Первое следствие из закона Гесса:

Тепловой эффект химической реакции (DН_х.р.) равен сумме стандартных теплот образования (DН °_обр.) конечных продуктов реакции за вычетом суммы

стандартных теплот образования исходных веществ с учётом стехиометрических коэффициентов (n).

DН_х.р. = S n DН °_обр. - S n DН °_обр.

прод.р. исх. в-в

n – стехиометрические коэффициенты

DН °_обр. – стандартная теплота образования

• это тепло, которое выделяется или поглощается при образовании 1 моль сложного вещества из простых молекул или атомов.

DН °_обр. (кДж/моль)– справочная величина.