Текущее число молей i-го вещества равно , где i=1, 2, …КС – число веществ в системе. Для веществ левой части уравнения ХР: , и для веществ правой части уравнения ХР: .

Стехиометрический коэффициент i-го компонента v_i показывает, на сколько должно измениться число молей этого компонента при ХР. Если ХР идет вправо, т.е. пробег ХР >0, то исходные вещества убывают, а продукты реакции увеличиваются. Если ХР идет влево, т.е. пробег ХР <0, то продукты реакции убывают, а количество исходных веществ увеличивается, как это показано на схеме:

Стехиометрические коэффициенты - безразмерные величины. Пробег химической реакции имеет размерность – [моль].

С физической точки зрения пробег химической реакции – это число элементарных реакций, измеряемое числами молей. Если химическая реакция прошла путь от =0 до =1 , то это означает, что произошло число элементарных реакций, равное числу Авагадро N_A=6,022·10²³. В общем случае число элементарных реакций равно произведению числа Авагадро на пробег ХР, т.е. произведению N_A· .

Изменение количеств реагирующих веществ в процессе ХР при пути ХР от =0 до =1 можно проиллюстрировать следующей таблицей:

	Исходные вещества	Продукты реакции
Начальный момент ХР			0
Конечный момент ХР			1

8.3. Изохорный и изобарный тепловые эффекты химических реакций и связь между ними

Тепловой эффект химической реакции (ТЭХР) рассматривается только для закрытых ТС при отсутствии работ и при фиксации двух параметров: T,V=const и T,p=const. При этих условиях мы фактически задаем состояние ТС, если система является равновесной.

Для простой, закрытой ТС уравнение 1-го закона термодинамики имеет вид:

, при Т,V=const: , (1)

, при Т,р=const: . (2)

Тепловой эффект ХР – это максимальная теплота процесса, выделяемая или поглощаемая ТС при T,V=const и Т,р=const и отнесенная к пробегу ХР, т.е.:

, [Дж/моль], (3)

, [Дж/моль], (4)

где Q_V – изохорный тепловой эффект ХР; Q_p - изобарный тепловой эффект ХР; - пробег ХР. Q_V и Q_p – функции состояния, т.е. они характеризуют термодинамическое состояние химически реагирующей ТС.

Таким образом, изохорный Q_V и изобарный Q_p ТЭХР выражаются через изменение внутренней энергии и энтальпии соответственно и определяются только начальными и конечными состояниями ТС.

Тепловые эффекты ХР не зависят от промежуточных химических состояний, через которые проходит ТС (закон Гесса, 1840г.).

В соответствии с законом Гесса сумма тепловых эффектов промежуточных ХР есть величина постоянная, равная тепловому эффекту сложной реакции независимо от последовательности протекания реакций. Закон Гесса позволяет косвенным путем аналитически вычислить тепловые эффекты ХР, в том числе и таких, которые не поддаются эксперименту.

Для ТС, где протекает одна химическая реакция, внутренняя энергия и энтальпия определяются выражениями:

---

, (5)

, (6)

где , Дж/моль, молярные величины внутренней энергии и энтальпии i-го вещества при стандартном состоянии (р⁰=1 физ.атм); , моль, количество i-го вещества.

Соотношения (5) и (6) справедливы как для идеальных, так и для реальных газов и растворов. Для идеальных термодинамических систем величины являются функциями только температуры. Тогда получим связи:

, (7)

. (8)

После подстановки выражений (7) и (8) в формулы (3) и (4) и дифференцирования по пробегу ХР получим формулы для расчета изохорного и изобарного ТЭХР:

, Дж/моль, (9)

, Дж/моль (10)

По формулам (9) и (10) определяется тепловой эффект образования вещества. Тепловой эффект сгорания (теплота сгорания) равен теплоте образования с обратным знаком:

, (11)

. (12)

Рассмотрим пример: для ХР: 2Н₂О-2Н₂-О₂=0. Изобарный ТЭХР равен: , Дж/моль, т.е. из двух молекул Н₂ и одной молекулы О₂ образуется две молекулы воды. Если число элементарных реакций равно N_A=6,022·10²³, то суммарная теплота этих реакций является тепловым эффектом. Таким образом, моль – это набор из пяти частиц (2Н₂, О₂, 2Н₂О) умноженный на число Авагадро.

Если зависят и от температуры и от состава ТС, то получим выражения:

, (13)

. (14)

Связь между изобарным и изохорным ТЭХР получим следующим образом. Запишем для 1 моля идеального газа выражение для энтальпии:

.

Тогда для смеси идеальных газов имеем:

, (15)

где ; .

После подстановки Q_p и Q_V в выражение (15) имеем:

. (16)

Эта связь между Q_p и Q_V для смеси идеальных газов получена, пренебрегая объемами жидких и твердых реагентов.

Зависимость определяется видом ХР:

- если то Q_p > Q_V

- если то Q_p = Q_V

- если то Q_p < Q_V.

Для конденсированных веществ (растворов) .

8.4. Зависимости тепловых эффектов ХР от температуры. Формула Кирхгофа.

Взяв производные от изобарного и изохорного тепловых эффектов ХР по температуре получим формулы Кирхгофа, дающие зависимости тепловых эффектов от температуры:

,

.

Производные и называются температурными коэффициентами тепловых эффектов химической реакции.

Температурный коэффициент теплового эффекта ХР равен суммарной молярной теплоемкости конечных веществ (продуктов реакции) без суммарной молярной теплоемкости начальных (исходных) веществ, участвующих в химической реакции.

---

Смотрите также файлы

• Лабораторна робота_01.doc

• Ргр 2.docx

• task6.doc

• Task4.doc

• Task2.doc