Химиялық реакция кезінде жылу өзгерістерін зерттейтін физикалық химия тарауытермохимия деп аталады
Кез-келген химиялық реакция жылу сіңіре немесе бөле жүруі мүмкін
Жылу бөле жүретін реакция – экзотермиялық деп аталады.
Жылу сіңіре жүретін реакция – эндотермиялық деп аталады.
Эндотермиялық реакция жылуы – оң, Н>0,, ал экзотермиялық – теріс, Н<0 болып саналады.
Бөлінген немесе сіңірілген жылу мөлшерін химиялық реакцияның жылу эффектісі деп аталады.
Жылу эффектісі 1 моль затқа қатысты және калориямен немесе джоульмен өлшенеді.
Жылу эффектісі көрсетілген химиялық реакция теңдеулерін термохимиялық деп атайды.
Мысалы: С+О2 = CO2+394 кДж/моль
Н2+1/2О2 = Н2О + 285 кДж/моль
2С + 3Н2 + 1/2О2 = С2Н5ОН + 278,2 кДж/моль
Реакцияның жылу эффектісін стандартты жағдайда (р - 1,013105 Па, Т-298 К ) жану және түзілу жылуы бойынша есептейді.
Түзілу жылуы деп, 1,013105 Па қысымда, температура 298 К жағдайда 1 моль берілген қосылыстың жай заттардан түзілуге жұмсалған жылу эффектісін айтамыз. 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.
1840 жылы орыс ғалымы Г.Г. Гесс тәжірибелік жолмен химиялық реакцияның жылу эффектісі оның жүру жолынан тәуелсіз екенін дәлелдеді.
Гесс заңы: Химиялық реакцияның жылу эффектісі (тұрақты көлемде және қысымда) процестің жүру жолына тәуелсіз, ол тек жүйенің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады.
Гесс заңын графиттің көміртегі оксидіне (IV) дейін жануы бойынша көрсетуге болады. Реакцияны екі бағытта жүргізуге болады:
С(қ)+О2(г) = CO2(г); Н
С(қ)+1/2О2(г) = CO(г); Н1
СО(г)+1/2О2(г) = CO2(г); Н2
Сызба нұсқа ретінде:
Сызба нұсқа ретінде:
Яғни, көрініп тұрғандай: Н=Н1+Н2
Сонымен, графит алдымен СО-ға және кейін CO2 немесе бірден CO2 дейін жанама, реакцияның жылу эффектісі бір мәнге ие болады. Жоғарыдағы теңдеуден Н1 =Н -Н2, яғни басқа реакциялардың жылу эффектісі белгілі болса, аралық реакциялардың жылу эффектісін табуға болады.
Гесс заңынан маңызды екі салдар шығады:
Гесс заңының бірінші салдары
Стандартты жағдайда реакцияның жылу эффектісі сәйкесінше стехиометриялық коэффициенттерге көбейтілген реакция өнімдері мен бастапқы заттардың түзілу жылулар қосындыларының айырымына тең:
химиялық реакцияның жылу эффектісі
стехиометриялық коэффициенттері ескерілген реакция өнімдерімен бастапқы заттардың түзілу жылулар қосындысы
Берілген реакция үшін келесідей жазуға болады:
Берілген реакция үшін келесідей жазуға болады:
– реакция өнімдері мен бастапқы заттардың түзілу жылулары
стехиометрииялық коэффициенттер
Гесс заңынан маңызды екі салдар шығады:
Гесс заңының екінші салдары
Стандартты жағдайда реакцияның жылу эффектісі сәйкесінше стехиометриялық коэффициенттерге көбейтілген бастапқы заттар мен реакция өнімдерінің жану жылулар қосындыларының айырымына тең:
химиялық реакцияның жылу эффектісі
стехиометриялық коэффициенттері ескерілген бастапқы заттармен реакция өнімдерінің жану жылулар қосындысы
Мысал. Стандартты жағдайда химиялық реакцияның жылу эффектісін есептеңіз. N2(г) + 3H2(г) =2 NH 3 (г)
Шешімі: Анықтамалық кестеден реакцияға қатысушы реагенттер үшін түзілу жылуларын , кДж/моль жазып аламыз:
NН3 (г) – 46,2
N2 (г) – 0
Н2 (г) – 0
Гесс заңының бірінші салдарын пайдаланып, химиялық реакцияның жылу эффектісін есептейміз:
(реакция экзотермиялық).
Бақылау сұрақтары
Химиялық реакция жылу эффектісі дегеніміз не?
Гесс заңы және оның салдарының анықтамасын айтыңыз.
Стандартты түзілу және жану жылуы дегеніміз не?
Стандартты жағдайда реакция жылу эффектісін түзілу және жану жылулары арқылы қалай есептейміз?
