Химиялық термодинамиканың негіздері және оның химиялық процестерге қолданылуы

1. Гесс заңы және оның салдарлары
2. Жылу эффектілерінің температураға тәуелділігі. Кирхгоф заңы
3. Жылу эффектілерінің түрлері және оларды анықтау
4. Түзілу, бейтараптану, еру, жану жылулары
Реакция өнімдерінің өшкі энергиясы реакцияға түскен заттардың ішкі энергиясынан өзгеше болатындықтан, химиялық процестер кезінде жүйенің ішкі энергиясы өзгереді. Химиялық реакциялар кезінде ішкі энергияның өзгеруіжылуды сіңіру немесе бөлу және жұмыс істелудің нәтижесінде болады. Әдетте жұмыстың шамасы аз болғандықтан, ол еленбейді. Реакция нәтижесінде бөлінетін жылуды тәжірибе арқалы калориметр деп атаалатын аспаппен өлшеуге болады. Реакция нәтижесінде бөлінетін немесе реакция жүру үшін берілетін жылу реакцияның жылу эффектісі деп аталады.
Реакцияның жылу эффектісін зерттейтін физикалық химияның саласын термохимия деп атайды. Термохимия еру процесі кезіндегі де жылу эффектілерін қарастырады.
Жылу эффектісінің шамасы бастапқы заттар мен реакция өнімдерінің агрегаттық күйіне байланысты болады. Мысалы, сутектің жануы нәтижесінде газ күйіндегі және сұйық күйдегі өнімдер алынуы мүмкін. Осыған орай реакцияның жылу эффектілері әртүрлі болады:
H2 + 1/2O2 = H2O + 285851 Дж/моль
H2 + 1/2O2 = + 241835 Дж/моль
Жақша ішінде жазылған әріптер заттардың агрегаттық күйін көрсетеді.
1840 ж. Г.И.Гесс ашқан заң соның атымен аталып, термохимиялық негізгі заң болып табылады. Ол заң бойынша егер бастапқы берілген заттардан әр түрлі жолдармен белгілі бір өнімдер алатын болса, онда осы өнімдердің алу жолдарына байланассыз барлық жолдардың жылу эффектілері бірдей болады. Басқаша айтқанда, химиялық реакцияның жылу эффектісі бастапқы заттар мен реакция өнімдерідің түрлері мен күйіне байланыста болады да, ол реакцияның жүру жолына тәуелсіз болады.
Гесс заңы іс жүзінде көп қолданылады. Ол кейбір химиялық реакцияларды жүргізбей-ақ, олардың жылу эффектілерін есептеуге мүмкіндік береді.
Гесс заңынан бірнеше салдар шығады.
Бірінші салдар. Қайбір химиялық қосылыстың айырылуының (ыдырауының) жылу эффектісі оның түзілу жылу эффектісіне тең, тек таңбасы қарама-қарсы.(Мұны Лавуазье-Лаплас (1780-1784) заңы деп те атайды.) Мысалы, кальций оксидінің металдық кальций мен оттектен түзілу жылуы мынаған тең:
Ca + 1/2O2 = CaO + 636,4кДж
1 моль кальций оксидін кальций мен оттекке ыдырату үшін 636,4кДж жұмсау керек:
Ca = Ca + 1/2O2 – 636,4кДж
Сонымен кальций оксидінің түзілу жылу эффектісімен айырылу жылу эффектісінің алгебралық қосындысы нөлге тең екенін білдік. Кейбір заттың түзілу жылу эффектісін – Q, ал айрылу жылу эффектісін Q деп белгілесек, онда Q + Q =0 болады.
Реакция өнімдерінің өшкі энергиясы реакцияға түскен заттардың ішкі энергиясынан өзгеше болатындықтан, химиялық процестер кезінде жүйенің ішкі энергиясы өзгереді. Химиялық реакциялар кезінде ішкі энергияның өзгеруіжылуды сіңіру немесе бөлу және жұмыс істелудің нәтижесінде болады. Әдетте жұмыстың шамасы аз болғандықтан, ол еленбейді. Реакция нәтижесінде бөлінетін жылуды тәжірибе арқалы калориметр деп атаалатын аспаппен өлшеуге болады. Реакция нәтижесінде бөлінетін немесе реакция жүру үшін берілетін жылу реакцияның жылу эффектісі деп аталады.
Реакцияның жылу эффектісін зерттейтін физикалық химияның саласын термохимия деп атайды. Термохимия еру процесі кезіндегі де жылу эффектілерін қарастырады.
Жылу эффектісінің шамасы бастапқы заттар мен реакция өнімдерінің агрегаттық күйіне байланысты болады. Мысалы, сутектің жануы нәтижесінде газ күйіндегі және сұйық күйдегі өнімдер алынуы мүмкін. Осыған орай реакцияның жылу эффектілері әртүрлі болады:
H2 + 1/2O2 = H2O + 285851 Дж/моль
H2 + 1/2O2 = + 241835 Дж/моль
Жақша ішінде жазылған әріптер заттардың агрегаттық күйін көрсетеді.
1840 ж. Г.И.Гесс ашқан заң соның атымен аталып, термохимиялық негізгі заң болып табылады. Ол заң бойынша егер бастапқы берілген заттардан әр түрлі жолдармен белгілі бір өнімдер алатын болса, онда осы өнімдердің алу жолдарына байланассыз барлық жолдардың жылу эффектілері бірдей болады. Басқаша айтқанда, химиялық реакцияның жылу эффектісі бастапқы заттар мен реакция өнімдерідің түрлері мен күйіне байланыста болады да, ол реакцияның жүру жолына тәуелсіз болады.
Гесс заңы іс жүзінде көп қолданылады. Ол кейбір химиялық реакцияларды жүргізбей-ақ, олардың жылу эффектілерін есептеуге мүмкіндік береді.
Гесс заңынан бірнеше салдар шығады.
Бірінші салдар. Қайбір химиялық қосылыстың айырылуының (ыдырауының) жылу эффектісі оның түзілу жылу эффектісіне тең, тек таңбасы қарама-қарсы.(Мұны Лавуазье-Лаплас (1780-1784) заңы деп те атайды.) Мысалы, кальций оксидінің металдық кальций мен оттектен түзілу жылуы мынаған тең:
Ca + 1/2O2 = CaO + 636,4кДж
1 моль кальций оксидін кальций мен оттекке ыдырату үшін 636,4кДж жұмсау керек:
Ca = Ca + 1/2O2 – 636,4кДж
Сонымен кальций оксидінің түзілу жылу эффектісімен айырылу жылу эффектісінің алгебралық қосындысы нөлге тең екенін білдік. Кейбір заттың түзілу жылу эффектісін – Q, ал айрылу жылу эффектісін Q деп белгілесек, онда Q + Q =0 болады.
        
        ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ және ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІСЕМЕЙ қаласының ШӘКӘРІМ атындағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІХимия кафедрасыОқу пәні: «Физикалық және коллоидтық химия»Тақырыбы: «Химиялық термодинамиканың ... және оның ... ... ... ... ... заттарының химиялық технологиясы»Орындаған: ХО-303 тобы,  Жұмабекова  М.Тексерген: Баяхметова Б. Б.Семей, 2015Жоспар:Гесс заңы және оның салдарларыЖылу эффектілерінің ... ... ... заңыЖылу эффектілерінің түрлері және оларды анықтауТүзілу, бейтараптану, еру,  жану жылулары1. Гесс заңы және оның ...  ...  өшкі  ...  ...  ...  ...  ішкіэнергиясынан өзгеше болатындықтан, химиялық процестер кезінде  жүйенің  ішкіэнергиясы   өзгереді.   Химиялық   ...   ...   ішкі    ... сіңіру немесе бөлу және жұмыс  істелудің  нәтижесінде  ... ... ... аз ... ол  ...  Реакция  нәтижесіндебөлінетін жылуды тәжірибе арқалы ... деп ...  ...  ... ... нәтижесінде бөлінетін немесе  реакция  жүру  үшін  берілетінжылу реакцияның жылу эффектісі деп аталады.Реакцияның  жылу  ...  ...  ...   ...   ...  деп  ...  Термохимия   еру   процесі   кезіндегі   де   ... ...  ...  ...  ...  ...  мен  реакция   өнімдерініңагрегаттық күйіне байланысты болады. Мысалы, сутектің жануы нәтижесінде  газкүйіндегі және сұйық ... ... ... ... Осыған  орай  реакцияныңжылу эффектілері әртүрлі болады:H2 + 1/2O2 = H2O + 285851 Дж/мольH2 + 1/2O2 = + 241835 ... ... ... ... ... ... ... көрсетеді.1840 ж. Г.И.Гесс ашқан заң соның атымен  аталып,  термохимиялық  негізгізаң болып табылады. Ол заң  ...  егер  ...  ...  ...  әртүрлі жолдармен белгілі бір өнімдер алатын болса, онда  осы  өнімдердің  ... ...  ...  ...  жылу  ...  ...  болады.Басқаша айтқанда, химиялық реакцияның жылу  эффектісі  бастапқы  заттар  менреакция өнімдерідің түрлері мен күйіне байланыста ... да,  ол  ... ... ... ... заңы іс жүзінде көп қолданылады.  Ол  кейбір  химиялық  ... ... жылу ... ... ... береді.Гесс заңынан бірнеше салдар шығады.Бірінші салдар. Қайбір химиялық қосылыстың айырылуының (ыдырауының)  жылуэффектісі оның ... жылу ... тең, тек  ...  ... ... заңы деп те атайды.) Мысалы,  кальций  оксидініңметалдық кальций мен оттектен түзілу жылуы ... ... + 1/2O2 = CaO + ... моль ...  ...   ...  мен  ...  ыдырату  үшін  636,4кДжжұмсау керек:Ca = Ca + 1/2O2 – ...  ...  ...  ...  жылу  ...  айырылу  жылуэффектісінің алгебралық қосындысы нөлге тең  екенін  білдік.  Кейбір  заттыңтүзілу жылу эффектісін – Q, ал ...  жылу  ...  Q  деп  ... Q + Q =0 ... ... Егер әр ... бастапқы күйлерден бірдей  соңғы  (ақырғы)күйге келетін екі реакция жүретін болса, онда  ...  жылу  ... ... ... ... ... жылу ... тең.Мысалы, өте таза көмір,  графит  және  алмаз  көміртек  (IV)  ... ... 1 моль ... үшін ... жылу ... ... ... + O2 = CO2 +409,2 кДжCкөмір + O2 = CO2+ 393,2 ... + O2 = CO2 +395,4  ...  ...  бір  ...  ...  ...  ...  жылуэффектісінің тәжірибе  арқылы  өлшей  алмайтындықтан,  Гесс  заңының  екіншісалдарын пайдалана отырып, оны ... ... ...  көмірден  графиткеауысқанда – 409,2- 393,5 = 15,7 кДж, алмаздан  графитке  ауысқанда   ... = -1,9 кДж. ... жылу ... бәрі 1 ... ... ... салдар. Бірдей бастапқы күй- жағдайдан әр түрлі  соңғы  күйлергекелетін  екі  реакция  жүретін  болса,  онда  ...  жылу   ... ... күй- ...  ...  ...  жылу  ... Мысал ретінде көміртек пен  көміртек  (II)оксидіне  жануын  қарастыруғаболады. ... ... ... жылу эффектілері былай анықталады:C + O2 = CO2 + 409,2 кДж                      (а)CO + 1/2O2 = CO2 + ...               (б)Ал C+ 1/2O2 = CO2 = CO2 + Q ... жылу ... ...  ... ... ...  нәтижесінде  көміртек  (II)  оксидімен  ...  ...  де  ...  ...  Гесс  ...  ...  ...  отырып,  СО  -ның  түзілу  жылуын  анықтай  аламыз.  Ол  үшін   ... б ... алып ... ... ... + 1/O2 = CO2 +124,3 кДжСонымен Гесс заңын және оның салдарларын қарастыра отырып,  бұл  заңныңэнергия  ...  ...  бір  ...  ...  ...   көреміз.   Жүйеніңэнергиясы  оның  күй-жағдайының  функциясы  ...  ...  Егер   ... ... ... онда жылу  ...  –  ішкі  ...  өзгеруініңөлшемі,  ал  егер  процес  тұрақты  ...  ...  онда  ол   ... ... ... Жылу ... температураға тәуелділігі. Кирхгоф заңыЖүйенің ішкі энергиясының тұрақты көлемде өзгеруін температур  бойыншадифференциалдағанда былай өрнектеледі:(d( Δ U)/ dT) = (dU/dT) – ... ... ... dU/dT = CОлай болса:(d( Δ U)/dT) = Cv2 – Cv1 = CvМұндағы C жүйенің бастапқы күйінің  изохорлық  жылусыйымдылығы,  C  ... ... ... ... ... ...  ...  күйінен(1) соңғы  күйіне  (2)  ауысқандағы  изохорлық  жылусыйымдылығының  өзгеруі.Жалпы жағдайда изохорлық  жылусыйымдылықтың  ...  үшін  ...  ... ... = ...... ... процестер үшін осыларға ұқсас былай өрнектей аламыз:(d( Δ H)/(dT) = Cp2- Cp1 = Cp29 және 31 ......  ...  ...  Ол  заң  ... процестің жылу  эффектісінің  температуралық  коэффициенті  процеснәтижесінде жүйенің жылусыйымдылығының өзгеруіне ...  С  =  C  ...  онда  ...  заңы  ...  жылу   ... ... ... (C=  0).  Ол  бастапқы  және  соңғы  заттаркристалдық күйде ... ... ... ...  ...  ...  құрам  бөліктерінің  жылусыйымдылықтарының  қосындысына  тең.   Солсебептен  мұндай  ...  ...  іс  ...  ... ... Жылу эффектілерінің түрлері және оларды анықтауӘдетте  жылу  эффектілерінің  ...  ...  ...   өлшейтінінайттық. Мұндай аспаптармен өлшегенде көп жағдайда көлем тұрақты болады,  солсебептен онда өлшенген ... Q деп  ...  Ал  ...  мен  көптегенхимиялық есептеулерде  тұрақты  қысымдағы  реакциялардың  ...  ... ... Ал ... ...  ...  ...  болғанда  (p=  const),ұлғаю жұмысына тең. Оны былай көрсетуге болады. Егер реакция  кезінде  ...  ал  ...  ...  ...  онда  ...  жұмыс  болады.  Егерреакциядан 1 моль газ бөлінсе, онда ол PV жұмысын жасайды:Qp = Qv + P Δ V, Qp = Qv+ ... ... ... ... өзгерісі өте аз болса  (ондай  жағдайқатты және сұйық заттарда  ...  онда  ...  ...  ...  ... болады: Qv= QpЕгер реакцияға газ қатысатын болса, онда  ...  ...  ... ... ...  ...  ...  Еске  алатын  шама  реакциядан  мольдіксанының айырмасына тура пропорционал болады:Qp = QvΔ+ RT(n-n)Мұндағы ... ... ал ...  ...  газ  ... Бұл ...  бұрын  қарастырылған  термодинамиканың  мынадай  теңдеуісәйкес келеді:Δ H = U + ...  Δ H = Q,  ал  Δ U = Q ...  ... (құралу) жылуы  дегеніміз  -   жай  заттардан  берілген  жағдайдатұрақты химиялық қосылыс түзілгенде болатын жылу ...  ...  25С  (298К)  ...  1  атм   ...   ... 1 ... шаққан жылу. Осы  көрсетілген  жағдайдағы  түзілу  жылуыстандарттық түзілу жылуы деп аталады.Гесс заңы бойынша ...  жылу  ...  ...  ...  ... ... ... жылуларымен реакцияға қатысатын заттардың  жайзаттардан түзілгендігі түзілу жылуларының  айырмасына  тең.  Осы  айтылғанғабайланысты мынадай реакцияны ... етіп ... + вВ = сС + ... ... d – формуладағы А,В,С және Д заттарының  алдында  ... Осы ... ... ... ... H,H,H және H  ... ... жылу эффектісі мынаған тең болады:Δ Н0 = (c Δ H0 + d Δ H)-(a Δ H0 +  Δ ... ... ... = (n1 Δ H)-(n2 Δ ...   -   түзілу   жылуларының   ...   ...  Бұл  ...  ...   ...   мен   бастапқы   заттардыңстандарттық түзілу жылулары белгілі  болғанда,  ...  жылу  ... ... ... ... бақа заттардың  түзілу  жылулары   мен  ... ... ... ... бір заттың  түзілу  жылуын  есептеп  табуғаболады.Бейтараптану жылуыБейтараптану  реакциясы  әрқашанда  жылу  бөліп  ...  Егер   ... мен ... негіздер сулы ерітіндіде әрекеттессе, онда олардың  жылуэффектілері бірдей болады. 1Г-экв қышқыл мен ... ... ...  ... Мұны ... ... тұрақтылық заңы деп атайды.  Бұл  ... ... ... ... ... ...  ...  тұз  қышқылымен  бейтараптандыру  реакциясын  гидроксоний  жәнегидросил реакциясы ретінде қарастыра ... + OH- = 2H2O + ...  ...  деп  бір  ...  ...  мен  бір  ... негіз әрекеттескендегі бөлінген жылуды айтады.Бейтараптану  жылуының  тұрақтылығы   бейтараптану   реакциясына   әлсізқышқылдар мен  ...  ...  ...  ...  Оның  ...  ...  мен  негіздер  әрекеттескенде,  бейтараптану  жылуына   иондардыңдиссоциациялану жылуының әсері болады. Диссоциациялану  жылуы  ... ... яғни ...  кезінде  жылу  бөлінбейді,  керісіншесіңіріледі.Күшті  электролит  болып  табылатын  ...  ...  ...   онда   ешқандай   жылу   эффектісі   байқалмайды.    Бұл    ...    ...    Оны    1841ж.     ...     ...     .Еру ... зат пен еріткіштің табиғатына байланысты еру процесі кезінде  жылубөлініп шығуы да, сіңірілуі де мүмкін. Еру жылуы деп 1 моль  зат  ... ... ... ... жылу ... ...  ...  алғаш  рет  Д.И.Менделеев  зерттеген.  КейінірекИ.А.Каблуков еріткішпен тек молекулалар ғана ... ... ...  ...  ... ... жылуы еріткіш пен еритін заттың  мөлшерлерінің  қарым-қатынасына  дабайланысты. Ерітінді қою ... ... еру  ...  да  көп  ...  ... ... оның еру жылуы  белгілі бір тұрақты шамаға айналады.  Жылудыңмұндай  тұраақтылығы  1  моль  ...  ...  ...  300  мольі  сәйкескелгенде байқалады. Сондықтан еру жылуы дегеніміз-  зат  ...  ең  ... ... бөлінетін немесе сіңірілетін  жылу.  Еріткіштің  мөлшеріоны одан әрі көбейткенде қосымша жылу эффектісін бермейтіндей болу ... ...  ...  су  ...  оны  aq  (латынша  akv  -су)  депбелгілейді. Мысалы:NaCl + aq = NaClaq -5,02кДжNaOH + aq = NaOHaq + ... +aq = H3PO4 + ...  зат  ...  кезде  Q1энергия  жұмсалатын  болса,   сұйық   ...  ...  Оның  ...  еріген  зат  еріткішпен  химиялықәрекеттесіп сольваттар  (су  ...  ...  ...  түзеді  де,  жылубөлінеді.  Ол-  ...  ...  ......  ...  (Q2).Сондықтан еру жылуы осы екі жылудың алгебралық ... тең ... = Q1 + Q2Еру ... таңбасы осы көрсетілген екі  жылулар  мөлшеріне  байланыстыболады. Мысалы, кристалдық торы берік ...  ...  үшін  ...  ...  еру  ...  жылуды  сіңіру  арқылы  жүреді,  яғни  Q-дың  мәні  ...  
        
      

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 7 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Биофизика6 бет
Негізгі түсініктер және термодинамиканың бастапқы ережелері12 бет
Термохимияның негізгі мақсаты10 бет
Физикалық химия63 бет
Химиялық реакциялардың энергетикасы29 бет
N-винилкапролактам негізіндегі (СО)полимерлердің физика-химиялық және термосезімтал қасиеттері67 бет
Термодинамикалық потенциалдар.Химиялық процесстердің өздігінен жүруінің критериі13 бет
Химия-термиялық өңдеуді өндірісте қолдануы12 бет
Химиялық термодинамика негіздері5 бет
Химиялық термодинамиканың негіздері5 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь