Нұршат Оразкелді 301-топ 10- зертханалық жұмыс: Химиялық реакциялардың жылуэффектілерін анықтау

жүктеу/скачать 44,62 Kb. бет 1/2 Дата 07.02.2022 өлшемі 44,62 Kb. #93648

Нұршат Оразкелді 301-топ 10- Зертханалық жұмыс:Химиялық реакциялардың жылуэффектілерін анықтау Химиялық реакциялардың жылу эффектілерін зерттейтін химиялық термодинамиканың саласын термохимия деп атайды. Реакцияның жылу эффектісі дегеніміз не? Жылу эффектісі немесе реакция энтальпиясы химиялық процестердің қауіпсіздігі мен сәтті масштабталуы үшін маңызды параметр болып табылады. Реакцияның жылу эффектісі - бұл химиялық реакция процесінде химиялық заттар өзгерген кезде шығарылатын немесе сіңірілетін энергия. Бұл параметр реакторларды өнімдерге айналдыру кезінде энергия құрамының өзгеруін көрсетеді. Реакция экзотермиялық (жылу шығарумен) немесе эндотермиялық (жылу сіңірумен) болуы мүмкін; химия және фармацевтика саласындағы реакциялардың көпшілігі экзотермиялық болып табылады. Реакцияның жылу эффектісі химиялық процестерді дамыту, оларды қауіпсіз масштабтау және зертханалық жағдайлардан өндіріске беру үшін маңызды термодинамикалық сипаттамалардың бірі болып табылады. Реакцияның жылу әсері (немесе энтальпия) әдетте молярлық энтальпия (кДж/моль) немесе нақты энтальпия (кДж/кг немесе кДж/л) бірліктерінде көрінеді) Химиялық процестер жүрген кезде – бір зат екінші затқа айналғанда – энергетикалық өзгерістер болады, яғни энергия (жылу) не сіңіріледі, не бөлінеді, себебі реакцияға түскен заттардағы байланыстар үзіліп, реакция нәтижесінде түзілген заттарда жаңа байланыстар түзіледі. Химиялық процестердің жылу эффектілері термохимия бөлімінде оқылады. Термохимиялық теңдеулерде жылу эффектісі көрсетіледі. Реакция кезінде жылу бөлінсе, экзотермиялық (+), жылу (энергия) сіңірілсе – эндотермиялық (-) реакциялар деп аталады. Химиялық реакциялардың жылу эффектілерін калориметрде өлшейді. Термохимияның заңын 1840 жылы Г.И. Гесс ашқан: Химиялық процесс тікелей жүрсе де, бірнеше сатымен өтсе де оған керекті жылу (тұрақты қысымда не тұрақты көлемде жүрген реакциялар үшін) әрқашан бір мөлшерде болады. Бұл заң энергия сақталу заңының салдары: жүйенің жұтқан энергиясы (Q) оның ішкі энергиясының өзгеруіне (▲U) және жұмыс жасауға жұмсалады: Q = ▲U + A. Ішкі энергияның (U) абсолют мәні белгісіз, себебі жүйені энергиясы жоқ күйге әкелуге болмайды. Ішкі энергия да басқа энергиялар сияқты күй функциясы, яғни оның өзгерісі жүйенің алғашқы (U1) және соңғы (U2) күйлерінің өзгеруімен анықталады, процестің жүру жолына байланысты емес: ▲U = U2 − U1. Жылу мен жұмыс жүйе күйінің функциясы болмайды, олар тек процеспен байланысты, яғни энергия беру түрі болып табылады. Химиялық процесс кезінде А – сыртқы қысымға қарсы жұмыс, А = p▲V, V2 – V1 = ▲V – жүйе көлемінің өзгерісі. Көбінесе химиялық процестер тұрақты қысымда өтетіндіктен, изобара- изотермиялық процесте (p = const, T = const) Qp = ▲U + p▲V; егер мына қосынды U + pV = H деп белгіленсе, Qp = H2 − H1 = ▲H. Н – энтальпия деп аталып, изобара-изотермиялық процестегі жылу, процестің жүру жолына байланысты емес, яғни жүйенің алғашқы және соңғы күйімен анықталады, күй функциясы болады: Qp = ▲H. Изохора-изотермиялық процесте (V = const, T = const) ▲V = 0 болғандықтан, реакция жылуы ▲U болады, яғни жүйенің ішкі энергиясының өзгеруіне тең: Qv = ▲U. Qp және Qv жылу эффектілері. Термодинамика – энергияның бір түрінің екінші түріне ауысуын зерттейді, сонымен бірге осы ауысулардың заңдылықтарын және сол жағдайлардағы әр түрлі процестердің өздігінен жүретін бағытын көрсетеді. Термодинамикада химиялық реакция кезінде жылу бөліну (-), жылу сіңірілу (+) деп белгіленеді. Түзілу жылуы – берілген жағдайларда жай заттардан 1 моль химиялық қосылыс түзілгендегі бөлінген не сіңірілген жылу; айрылу жылуы – 1моль химиялық қосылыс жай заттарға айрылғанда бөлінген не сіңірілген жылу; жану жылуы – 1моль зат жанғанда бөлінетін жылу. Стандартты жағдайда (25°С не 298К және 1,013×105Па) осы көрсетілген мәндерді былай белгілейді: ▲U°, ▲H°1 моль заттар үшін оларды «Анықтамалардан» алады. Термохимиялық есептеулерде көбінесе Гесс заңынан шығатын салдарлар қолданылады: химиялық реакцияның жылу эффектісі реакция нәтижесінде шыққан заттардың жылу эффектілерінің қосындысынан реакцияға түскен заттардың жылу эффектілерінің қосындысын алып тастағанға тең және сол заттар формулалары алдындағы коэффициенттер ескерілуі қажет: ▲Нх.р = ∑ ▲Н°түз. - ∑ ▲Н°түс. , түз. және түс. – түзілген, түскен заттар.Химиялық тепе-теңдікті, әр түрлі процесстердегі жылу байланыстарын құрастыру үшін практикада өте маңызы зор. Химиялық реакция нәтижесінде әрекеттесуші заттар табиғаты мүлдем дерлік өзгерумен қатар белгілі мөлшерде энергия жылу түрінде бөлінеді не сіңіріледі. Осы реакция жылуы деп аталынады.Егер: 1.Әрекеттесуші заттар мен реакция өнімдерінің температурасын бір жағдайда өлшегенде; 2.Белгілі бір тұрақты қысым не көлемде реакция жүрсе; 3.Пайдалы жұмыс істелінбесе; онда бөлінетін не сіңірілетін жылу реакцияның жылу эффектісі деп аталынады. Жүйеден жылу бөлінсе ол теріс таңбамен, ал жылу сіңірілсе оң таңбамен белгіленеді. Жылу сіңіре жүретін реакцияларды эндотермиялы, ал жылу бөле жүретін реакцияларды экзотермиялы деп атап, бөлінген жылу шамасын химиялық реакция теңдеуінің жанында келтіріп, оны реакцияның термохимиялық теңдеуі дейді. Н2(г) + 0,5О2(г) = Н2Осұйық ∆Н = – 241,8 Дж/моль (1) Термохимиялық теңдікте әрекеттесуші заттардың агрегат күйі, модификациялық түрі өзгерісі индексінде көрсетілуі тиіс. Термохимиялық теңдеулерде арифметикалық тәсілдерді пайдалана отырып қосуға, шегеруге болатындығы Гесс заңынан туындайды. Гесс заңы термодинамика І – бастамасының нақты бір көрінісі болып табылады, тұрақты көлем не қысым жағдайларында реакция жылу эффектілерін қарастырады. Qр және QV күй функциясы болып табылады, осыдан эксперимент жүзінде 1936 жылы орыс ғалымы Г.И.Гесс мынадай тұжырым жасады. Реакция жылу, эффектісі оның жүрген жолына байланысты болмай, теқ бастапқы және соңғы күйіне ғана тәуелді болады. Мысал: ∆Н2 ∆Н3 ∆Н4 = ∆Н2 + ∆Н3 Qν = ∆U (2)1 Qр =∆U + рdν = ∆Н (3) (2) және (3) теңдіктен: Qр – Qν = рdν (4) Идеал газдардың күй теңдеуі, Менделеев – Клапейрон теңдеуінен: рΔν ру = ΔnRT, (5) Δn – реакцияның газ тәрізді мүшелерінің моль санының өзгерісі. (4) және (5) теңдіктен : Qр – Qν = ΔnRT немесе ∆Н = ∆U + ΔnRT (6) Гесс заңынан туындайтын маңызды екі салдар бар. Олар бойынша реакцияның жылу эффектісін анықтау былай тұжырымдалады. Химиялық реакцияның жылу эффектісі процестің жүру жолына тәуелсіз, ол тек жүйенің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады. Реакцияның жылу эффектісін стандартты жағдайда (қысым -1,013 10 5 Па, температура- 298 К ) жану және түзілу жылуы бойынша есептейді. Түзілу жылуы деп, 1,013 10 5 Па қысымда, температура- 298 К жағдайда 1 моль берілген қосылыстың жай заттардан түзілу реакциясының жылу эффектісін айтады. Бұл кезде реакцияға қатысушылардың барлығы тұрақты агрегаттық күйде болуы шарт. Жану жылуы деп, стандартты жағдайда 1 моль зат қарапайым оксидтерге дейін жанғанда бөлінетін жылуды айтамыз. жүктеу/скачать 44,62 Kb. Достарыңызбен бөлісу: