Термохимические уравнения

Термохимические уравнения реакций - это уравнения, в которых около символов химических соединений указываются агрегатные состояния этих соединений или кристаллографическая модификация и в правой части уравнения указываются численные значения тепловых эффектов

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение

4NH₃(г) + 3O₂(г) → 2N₂(г) + 6H₂O(ж), ΔН=-1531 кДж

показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическомукоэффициенту в уравнении реакции.

В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

Расчет энтальпии химической реакции.

энтальпия реакции - это разность между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования реагентов с учетом стехиометрических количеств веществ

ΔH = ∑(nΔH)продукты - ∑(nΔH)реагенты

Для некоторой реакции

nAA + nBB = nCC + nDD

стандартная энтальпия реакции равна:

ΔH°298 = (nCΔH°298(С) + nDΔH°298(D)) - (nAΔH°298(A) + nBΔH°298(B))

Пример. Стандартная энтальпия следующей реакции:

4NH3(г) + 5O2(г) = 4NO(г) + 6H2O(г)

ΔH°298 = (nNO·ΔH°298(NO) + nH2O·ΔH°298(H2O)) - (nNH3·ΔH°298(NH3) + nO2·ΔH°298(O2)) =

= (4·(+91) + 6·(-242)) - (4·(-46) + 5·(0)) = -904 кДж

Раздел химии, который посвящен количественному определению тепловых эффектов химических реакций, называется термохимией.

Расчет тепловых эффектов реакций, в частности при p = const, основан на двух законах термохимии.

Энтропия

Большинство пройессов представляют собой два одновременно происходящих явления: передачу энергии и изменение в упорядоченности расположения частиц относительно друг-друга. Частицам (молекулам, атомам, ионам) присуще стремление к беспоядочномудвижению, поэтому система стремится перейти из более упорядоченногосостояни в менее упорядоченное. Количественной мерой беспорядка является энтропия S. При переходе системы из более упорядоченного в менее упорядоченное состояние энтропия возрастает (ΔS больше 0). Переход же истемы из менее упорядоченного состояния в более упорядоченное связан с уменьшением энтропии, и самопроизвольное потекание подобного процесса менее вероятно (ΔS меньше 0). Не трудно показать, что энтропия возрастает при переходе жидкости в пар, при растворении кристаллического вещества и др. Во всех этих случаях наблюдается уменьшение порядка в относительном расположении частиц. Наоборот, в процессах конденсации и кристаллизации веществ энтропия уменьшается. Вероятность различных состояний вещества можно описать как некоторое его свойство и количественно выразить значением энтропии (Дж/К*моль). Энтропии веществ, как и их энтальпии принято относить к определённым условиям: обычно к температуре 25 С (298,15 К) и давлению 101 325 Па. Энтропию при этих условиях обозначают S^o₂₉₈ и называют стандартной энтропией. Соответственно степени беспорядка энтропия вещества в газовом состоянии значительно больше, чем в жидком, а тем более — чем в кристаллическом. У вещества в аморфном состоянии энтропия больше, чем в кристаллическом.Значеними энтропии веществ пользуются для установления изменения энтропии системы в результате соответствующих процессов. Тк для химической реакции aA+Bb+...=dD+eE+... изменение энропии системы будет Δs^o=(dS^o_D+eS^o_E+...)-(aS^o_A+bS^o_B+...) или Δs^o=∑S^o_прод - ∑S^o_исх. Об изменении энтропии в химической реакции можно судить по изменению объёма системы в ходе реакции.