Нередко химические реакции используют на практике не ради веществ, которые образуются при этом, а ради энергии, образующейся во время ее течения. С давних времен люди начали обогревать свое жилье, сжигая древесину, растительные остатки и др. В последние десятилетия для этого используют уголь, нефть, природный газ.
Количество теплоты, которая поглощается или выделяется при химических реакций, называют тепловым эффектом реакции (обозначается: ΔH («дельта-аш»)).
Химические уравнения, в которых указывается тепловой эффект, называют термохимическими.
Из курса физики вам известно, что единицей измерения количества теплоты служит джоуль (Дж) и измеряют ее калориметром. Если сжечь в калориметре 1 г углерода и измерить количество теплоты, выделилась, то получим 34,17 кДж. В пересчете на молярную массу углерода (12 г) получим:
34,17 кДж / г • 12 г / моль ≈ 410кДж / моль.
Припишем эту величину как слагаемое в правой части уравнения:
С + О2 = СО2 + 410 кДж.
Знак «+» перед величиной теплового эффекта означает, что теплота выделяется (реакция экзотермическая). Если реакция эндотермическая, величину теплового эффекта вводят в левую часть уравнения или переносят в правую его часть со знаком «-». Так, уравнение реакции разложения воды запишем:
2Н2О + 671,6 кДж = 2Н2 + О2, или 2Н2О = 2Н2 + О2 – 671,6 кДж.
В чем же причина выделения или поглощения теплоты при химической реакции?
Суть химических реакций сводится к разрыву химических связей в реагентах и образования их в продуктах реакций. При этом общее количество атомов каждого элемента до и после реакции не меняется. Образование химических связей сопровождается выделением определенного количества энергии, а разрыв – ее поглощением. Если связи между атомами в исходных веществах слабее, чем между атомами в продуктах реакции, то энергия выделяется, и наоборот.
Например, реакция синтеза водород хлорида экзотермическая:
Н-Н + Н-Сl = 2Н-Сl + 184,6 кДж.
Во время образования 2 моль НСl выделяется 862,8 кДж энергии. На разрыв связи Н-Н расходуется 435,9 кДж / моль, а на разрыв связи Н-Cl – 242,3 кДж / моль. Разница составляет 862,8 – (435,9 + 242,3) = 184,6 (кДж), которая выделяется в виде тепла. Эту разницу называют тепловым эффектом реакции (ΔH).
Если реакция экзотермическая (сопровождается выделением теплоты), то содержание энергии в исходных веществах больше, чем в продуктах реакции, теплота выделяется в окружающую среду и энергия реакционной системы уменьшается, тогда тепловой эффект ΔH будет отрицательным.
Для эндотермических реакций содержание энергии в исходных веществах меньше, чем в добытых продуктах, теплота поступает извне в систему, энергия системы увеличивается, тепловой эффект ΔH будет положительный.
(No Ratings Yet)
Загрузка...