21. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгоффа

Тепловой эффект химической реакции - отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов. Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

• Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Qv(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Qp(изобарный процесс).

• В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Закон Кирхгофа гласит, что температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоёмкости системы в ходе реакции. Уравнение Кирхгофа, являющееся следствием этого закона используется для расчёта тепловых эффектов при разных температурах. Интегральная форма закона:

Где и— изобарная и изохорная теплоёмкости,— разность изобарных теплоёмкостей продуктов реакции и исходных веществ,— разность изохорных теплоёмкостей продуктов реакции и исходных веществ, аи— соответствующие тепловые эффекты.Если разницаневелика, то можно принятьиСледовательно, интегральная форма закона примет вид:

При большой разнице температур необходимо учитывать температурные зависимости теплоёмкостей: и

22. Экспериментальное определение теплового эффекта химической реакции.

Экспериментальное определение тепловых эффектов ведут с помощью приборов - калориметров. А процесс — называют калориметрией. Калориметр представляет собой теплоизолированный сосуд, в котором может проводиться та или иная реакция. Выделяемая в результате реакции теплота передается либо воде, либо самой реакционной смеси, вызывая повышение температуры. При экспериментальном определении тепловых эффектов химических реакций возникают ошибки и неточности, обусловленные, главным образом, теплообменом прибора с внешней средой. Чтобы уменьшить теплообмен, ведут реакцию возможно быстрее и температуру калориметра в начале опыта держат по возможности равной температуре воздуха в лаборатории. Определение изменения температуры тоже может повести к ряду неточностей. Большей частью для измерения температуры пользуются термометром и отсчет производят через лупу.

23. Основные понятия химической кинетики: Скорость химической реакции, молекулярность, простая и сложная с точки зрения химической кинетики реакции. Основной закон (постулат) химической кинетики.

Скорость химической реакции — Эта величина определяет, как изменяется концентрация компонентов реакции с течением времени. Скорость химической реакции — величина всегда положительная, поэтому если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение домножается на −1. Например для реакции: скорость можно выразить так:Молекулярность элементарной реакции — число частиц, которые, согласно экспериментально установленному механизму реакции, участвуют в элементарном акте химического взаимодействия. Простыми называются реакции, протекающие в одну стадию за счёт одновременного столкновения молекул, записанных в левой части уравнения. В простой реакции могут участвовать одна, две или, что встречается крайне редко, три молекулы. Простые реакции:

• Мономолекулярные реакции — реакции, в которых происходит химическое превращение одной молекулы (изомеризация, диссоциация и т. д.): H₂S → H₂ + S

• Бимолекулярные реакции — реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении двух частиц (одинаковых или различных): СН₃Вr + КОН → СН₃ОН + КВr

• Тримолекулярные реакции — реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении трех частиц: О₂ + NО + NО → 2NО₂

Реакции с молекулярностью более трёх неизвестны. Для простых реакций кинетические уравнения относительно просты. Например, для реакции H₂ + I₂ = 2HI кинетическое уравнение имеет вид: = k ∙ C(I2) ∙ C(H2). (W – скорость реакции) Сложные реакции протекают в несколько стадий, причём все стадии связаны между собой. Поэтому кинетические уравнения сложных реакций более громоздки, чем простых реакций. Например, для сложной реакции H₂ + Br₂ = 2 HBr известно: =

Основным законом химической кинетики является постулат, вытекающий из большого числа экспериментальных данных и выражающий зависимость скорости реакции от концентрации. Этот закон называют законом действующих масс. Он утверждает, что скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна концентрациям реагирующих веществ, возведённым в некоторые степени. Если уравнение химической реакции имеет вид: a A + b B + d D → продукты, то формулу закона действующих масс можно представить в виде: = k ∙(В этом уравнении k – константа скорости химической реакции – важнейшая характеристика реакции, не зависящая от концентраций, а зависящая от температуры. Константа скорости химической реакции равна скорости реакции, если концентрации всех веществ равны 1 моль/л. Показатели степеней n1, n2, n3 называют частными порядками химической реакции по веществам А, В и D. Для простых реакций частные порядки – небольшие целые числа от нуля до трёх. Для сложных реакций частные порядки могут быть и дробными, и отрицательными числами. Сумма частных порядков называется порядком химической реакции n = n1+ n2+ n3. Таким образом, порядком химической реакции называют сумму показателей степеней концентраций в кинетическом уравнении.)