रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना। प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभाव। हेस का नियम

7. मानक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें: Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g), यदि गठन की गर्मी: Fe 2 O 3 (t) \u003d - 821.3 kJ / mol; CO (जी) = - 110.5 केजे/मोल;

सीओ 2 (जी) \u003d - 393.5 केजे / मोल।

Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g),

मानक जानना थर्मल प्रभावप्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों का दहन, हम मानक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करते हैं:

16. तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता। वानट हॉफ का नियम। प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक।

केवल सक्रिय अणुओं के बीच टकराव से प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिनमें से औसत ऊर्जा प्रतिक्रिया में प्रतिभागियों की औसत ऊर्जा से अधिक होती है।

जब एक निश्चित सक्रियण ऊर्जा E को अणुओं (औसत से अधिक ऊर्जा) तक पहुँचाया जाता है, तो अणुओं में परमाणुओं की परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा कम हो जाती है, अणुओं के भीतर के बंधन कमजोर हो जाते हैं, अणु प्रतिक्रियाशील हो जाते हैं।

सक्रियण ऊर्जा आवश्यक रूप से बाहर से आपूर्ति नहीं की जाती है; यह अणुओं के कुछ हिस्से को उनके टकराव के दौरान ऊर्जा का पुनर्वितरण करके प्रदान किया जा सकता है। बोल्ट्जमैन के अनुसार, एन अणुओं में निम्नलिखित सक्रिय अणुओं की संख्या एन बढ़ी हुई ऊर्जा के साथ है :

एन एन ई - ई / आरटी

जहां ई सक्रियण ऊर्जा है, औसत स्तर की तुलना में ऊर्जा की आवश्यक अतिरिक्त दिखा रहा है कि प्रतिक्रिया संभव होने के लिए अणुओं के पास होना चाहिए; शेष पद सर्वविदित हैं।

दो तापमानों T1 और T2 के लिए थर्मल सक्रियण के दौरान दर स्थिरांक का अनुपात होगा:

जो आपको दो अलग-अलग तापमान टी 1 और टी 2 पर प्रतिक्रिया दर को मापकर सक्रियण ऊर्जा निर्धारित करने की अनुमति देता है।

तापमान में 10 0 की वृद्धि से प्रतिक्रिया दर 2-4 गुना बढ़ जाती है (अनुमानित वैंट हॉफ नियम)। तापमान में 10 0 की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर (और इसलिए दर स्थिर) कितनी बार बढ़ती है, यह दर्शाती है कि प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक कहा जाता है:

इसका मतलब है, उदाहरण के लिए, औसत दर में 2 गुना ( = 2) की पारंपरिक रूप से स्वीकृत वृद्धि के लिए तापमान में 100 0 की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 2 10 से बढ़ जाती है, अर्थात। लगभग 1000 बार, और जब = 4 - 4 10, अर्थात्। 1000000 बार। वैंट हॉफ नियम एक संकीर्ण सीमा में अपेक्षाकृत कम तापमान पर होने वाली प्रतिक्रियाओं पर लागू होता है। बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर में तेज वृद्धि को इस तथ्य से समझाया जाता है कि सक्रिय अणुओं की संख्या में तेजी से वृद्धि होती है।

25. वैंट हॉफ रासायनिक प्रतिक्रिया इज़ोटेर्म समीकरण।

एक मनमानी प्रतिक्रिया के लिए सामूहिक कार्रवाई के नियम के अनुसार

और ए + बीबी = सीसी + डीडी

प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर के लिए समीकरण लिखा जा सकता है:

और विपरीत प्रतिक्रिया की दर के लिए:

जैसे-जैसे प्रतिक्रिया बाएं से दाएं आगे बढ़ती है, पदार्थ ए और बी की सांद्रता कम हो जाती है और आगे की प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है। दूसरी ओर, जैसे-जैसे प्रतिक्रिया उत्पाद सी और डी जमा होते हैं, प्रतिक्रिया दर दाएं से बाएं बढ़ जाएगी। एक क्षण आता है जब 1 और υ 2 की गति समान हो जाती है, सभी पदार्थों की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है, इसलिए,

जहां के सी = के 1 / के 2 =

निरंतर मूल्य के सी, प्रत्यक्ष और रिवर्स प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक के अनुपात के बराबर, मात्रात्मक रूप से प्रारंभिक पदार्थों के संतुलन सांद्रता और उनकी बातचीत के उत्पादों (उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के संदर्भ में) के माध्यम से संतुलन की स्थिति का वर्णन करता है और संतुलन स्थिरांक कहलाता है। संतुलन स्थिरांक केवल दिए गए तापमान के लिए स्थिर होता है, अर्थात।

के सी \u003d एफ (टी)। एक रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक आमतौर पर एक अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है, जिसका अंश प्रतिक्रिया उत्पादों के संतुलन दाढ़ सांद्रता का उत्पाद होता है, और हर प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता का उत्पाद होता है।

यदि प्रतिक्रिया घटक आदर्श गैसों का मिश्रण हैं, तो संतुलन स्थिरांक (K p) घटकों के आंशिक दबावों के रूप में व्यक्त किया जाता है:

K p से K में संक्रमण के लिए हम राज्य P · V = n · R · T के समीकरण का उपयोग करते हैं। क्यों कि

यह समीकरण से निम्नानुसार है कि K p = K s, बशर्ते कि प्रतिक्रिया गैस चरण में मोल की संख्या को बदले बिना आगे बढ़े, अर्थात। जब (सी + डी) = (ए + बी)।

यदि प्रतिक्रिया निरंतर P और T या V और T पर स्वतःस्फूर्त रूप से आगे बढ़ती है, तो इस प्रतिक्रिया के मानG और F समीकरणों से प्राप्त किए जा सकते हैं:

जहां सी ए, सी बी, सी सी, सी डी प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों की कोई भी संतुलन सांद्रता नहीं हैं।

जहाँ P A, P B, P C, P D प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों के आंशिक दबाव हैं।

अंतिम दो समीकरणों को वैंट हॉफ रासायनिक प्रतिक्रिया इज़ोटेर्म समीकरण कहा जाता है। यह संबंध प्रारंभिक पदार्थों की विभिन्न सांद्रता पर इसकी दिशा निर्धारित करने के लिए, प्रतिक्रिया के G और F के मूल्यों की गणना करना संभव बनाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दोनों गैस प्रणालियों के लिए और प्रतिक्रिया में ठोस की भागीदारी के साथ समाधान के लिए (यानी विषम प्रणालियों के लिए), ठोस चरण की एकाग्रता संतुलन स्थिरांक के लिए अभिव्यक्ति में शामिल नहीं है, क्योंकि यह एकाग्रता व्यावहारिक रूप से स्थिर है। तो प्रतिक्रिया के लिए

2 सीओ (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + सी (टी)

संतुलन स्थिरांक को इस प्रकार लिखा जाता है

तापमान पर संतुलन स्थिरांक की निर्भरता (तापमान T 2 के सापेक्ष तापमान T 1 के लिए) निम्नलिखित वान्ट हॉफ समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

जहां 0 प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है।

एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया के लिए (प्रतिक्रिया गर्मी के अवशोषण के साथ आगे बढ़ती है), बढ़ते तापमान के साथ संतुलन निरंतर बढ़ता है, सिस्टम, जैसा कि यह था, हीटिंग का प्रतिरोध करता है।

34. परासरण, आसमाटिक दबाव। वैंट हॉफ समीकरण और आसमाटिक गुणांक।

ऑस्मोसिस एक अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से विलायक के अणुओं की सहज गति है जो विभिन्न सांद्रता के घोल को कम सांद्रता के घोल से उच्च सांद्रता के घोल में अलग करती है, जो बाद वाले के कमजोर पड़ने की ओर जाता है। एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के रूप में, छोटे छिद्रों के माध्यम से, जिनमें से केवल छोटे विलायक अणु ही चुनिंदा रूप से गुजर सकते हैं और बड़े या सॉल्वेटेड अणु या आयन बनाए रखे जाते हैं, एक सिलोफ़न फिल्म का उपयोग अक्सर किया जाता है - उच्च आणविक भार वाले पदार्थों के लिए, और कम आणविक भार के लिए - एक फिल्म कॉपर फेरोसाइनाइड का। सॉल्वेंट ट्रांसफर (ऑस्मोसिस) की प्रक्रिया को रोका जा सकता है यदि एक उच्च सांद्रता वाले घोल पर बाहरी हाइड्रोस्टेटिक दबाव लागू किया जाता है (संतुलन की स्थिति के तहत यह तथाकथित आसमाटिक दबाव होगा, जिसे अक्षर द्वारा दर्शाया जाएगा)। गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में  के मूल्य की गणना करने के लिए, अनुभवजन्य वैन्ट हॉफ समीकरण का उपयोग किया जाता है:

जहाँ C पदार्थ की मोलर सांद्रता है, mol/kg;

R सार्वत्रिक गैस नियतांक है, J/mol K.

आसमाटिक दबाव का मान किसी दिए गए घोल में घुले एक या अधिक पदार्थों के अणुओं की संख्या (सामान्य स्थिति में, कणों की संख्या) के समानुपाती होता है, और यह उनकी प्रकृति और विलायक की प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है। मजबूत or . के समाधान में कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्सअणुओं के पृथक्करण के कारण व्यक्तिगत कणों की कुल संख्या बढ़ जाती है; इसलिए, आसमाटिक दबाव की गणना के लिए समीकरण में संबंधित आनुपातिकता गुणांक, जिसे आइसोटोनिक गुणांक कहा जाता है, को पेश करना आवश्यक है।

सी आर टी,

जहां मैं आइसोटोनिक गुणांक है, जिसकी गणना इस पदार्थ के अणुओं की प्रारंभिक संख्या में आयनों और अविभाजित इलेक्ट्रोलाइट अणुओं की संख्या के योग के अनुपात के रूप में की जाती है।

तो, यदि इलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण की डिग्री, अर्थात। आयनों में विघटित अणुओं की संख्या का अनुपात कुल गणनाविलेय के अणु  के बराबर होते हैं और इलेक्ट्रोलाइट अणु n आयनों में विघटित हो जाते हैं, तो आइसोटोनिक गुणांक की गणना निम्नानुसार की जाती है:

मैं = 1 + (एन -1) , (i > 1)।

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए, आप  = 1 ले सकते हैं, फिर i = n, और गुणांक i (1 से भी अधिक) को ऑस्मोटिक गुणांक कहा जाता है।

परासरण की घटना है बहुत महत्वपौधों और जानवरों के जीवों के लिए, क्योंकि कई पदार्थों के समाधान के संबंध में उनकी कोशिकाओं की झिल्लियों में एक अर्धपारगम्य झिल्ली के गुण होते हैं। पर स्वच्छ जलकुछ मामलों में झिल्ली के टूटने तक, और उच्च नमक सांद्रता वाले समाधानों में, कोशिका दृढ़ता से सूज जाती है, इसके विपरीत, यह आकार में घट जाती है और पानी की एक बड़ी हानि के कारण सिकुड़ जाती है। इसलिए, संरक्षित करते समय खाद्य उत्पादउनमें जोड़ा गया एक बड़ी संख्या कीनमक या चीनी। ऐसी स्थितियों में सूक्ष्मजीवों की कोशिकाएं महत्वपूर्ण मात्रा में पानी खो देती हैं और मर जाती हैं।

थर्मोकैमिस्ट्री रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों का अध्ययन करती है। कई मामलों में, ये प्रतिक्रियाएं निरंतर मात्रा या स्थिर दबाव पर आगे बढ़ती हैं। ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि इन परिस्थितियों में ऊष्मा अवस्था का एक फलन है। स्थिर आयतन पर, ऊष्मा आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होती है:

और निरंतर दबाव पर - थैलेपी में परिवर्तन:

ये समानताएं, जब रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर लागू होती हैं, का सार हैं हेस का नियम:

स्थिर दबाव या स्थिर आयतन पर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव प्रतिक्रिया पथ पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों की स्थिति से निर्धारित होता है।

दूसरे शब्दों में, किसी रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव अवस्था फलन में परिवर्तन के बराबर होता है।
थर्मोकैमिस्ट्री में, थर्मोडायनामिक्स के अन्य अनुप्रयोगों के विपरीत, गर्मी को सकारात्मक माना जाता है यदि इसे जारी किया जाता है वातावरण, अर्थात। यदि एच < 0 или यू < 0. Под тепловым эффектом химической реакции понимают значение एच(जिसे केवल "प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी" कहा जाता है) या यूप्रतिक्रियाएं।

यदि अभिक्रिया विलयन में या ठोस प्रावस्था में आगे बढ़ती है, जहाँ आयतन में परिवर्तन नगण्य है, तो

एच = यू + (पीवी) यू. (3.3)

यदि आदर्श गैसें प्रतिक्रिया में भाग लेती हैं, तो स्थिर तापमान पर

एच = यू + (पीवी) = यू+एन. आर टी, (3.4)

जहाँ n अभिक्रिया में गैसों के मोलों की संख्या में परिवर्तन है।

विभिन्न अभिक्रियाओं की एन्थैल्पी की तुलना को सुगम बनाने के लिए "मानक अवस्था" की अवधारणा का प्रयोग किया जाता है। मानक अवस्था 1 बार (= 10 5 Pa) के दबाव और दिए गए तापमान पर शुद्ध पदार्थ की स्थिति है. गैसों के लिए, यह 1 बार के दबाव पर एक काल्पनिक अवस्था है, जिसमें असीम रूप से दुर्लभ गैस के गुण होते हैं। किसी तापमान पर मानक अवस्थाओं में पदार्थों के बीच अभिक्रिया की एन्थैल्पी टी, निरूपित करें ( आरका अर्थ है "प्रतिक्रिया")। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, न केवल पदार्थों के सूत्र इंगित किए जाते हैं, बल्कि उनकी कुल अवस्था या क्रिस्टलीय संशोधन भी होते हैं।

हेस के नियम से महत्वपूर्ण परिणाम मिलते हैं, जिससे रासायनिक प्रतिक्रियाओं की थैलेपी की गणना करना संभव हो जाता है।

परिणाम 1.

प्रतिक्रिया उत्पादों और अभिकर्मकों के गठन के मानक उत्साह के बीच अंतर के बराबर है (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए):

किसी पदार्थ के बनने की मानक एन्थैल्पी (ऊष्मा) (एफमतलब "गठन") किसी दिए गए तापमान पर इस पदार्थ के एक मोल के गठन की प्रतिक्रिया की उत्साह है तत्वों सेसबसे स्थिर मानक स्थिति में। इस परिभाषा के अनुसार, किसी भी तापमान पर मानक अवस्था में सबसे स्थिर सरल पदार्थों के निर्माण की एन्थैल्पी 0 होती है। संदर्भ पुस्तकों में 298 K के तापमान पर पदार्थों के बनने की मानक एन्थैल्पी दी गई है।

"गठन की थैलीपी" की अवधारणाओं का उपयोग न केवल सामान्य पदार्थों के लिए किया जाता है, बल्कि समाधान में आयनों के लिए भी किया जाता है। इस मामले में, एच + आयन को संदर्भ बिंदु के रूप में लिया जाता है, जिसके लिए जलीय घोल में गठन की मानक थैलीपी को शून्य के बराबर माना जाता है:

परिणाम 2. रासायनिक अभिक्रिया की मानक एन्थैल्पी

अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों के दहन के उत्साह के बीच अंतर के बराबर है (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए):

(सीमतलब "दहन")। किसी पदार्थ के दहन की मानक एन्थैल्पी (ऊष्मा) किसी पदार्थ के एक मोल के पूर्ण ऑक्सीकरण की अभिक्रिया की एन्थैल्पी कहलाती है। इस परिणाम का उपयोग आमतौर पर कार्बनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना के लिए किया जाता है।

परिणाम 3. रासायनिक अभिक्रिया की एन्थैल्पी टूटे और बने रासायनिक बंधों की ऊर्जाओं के बीच के अंतर के बराबर होती है।

बंधन ऊर्जा द्वारा A-B उस ऊर्जा को नाम दें जो आबंध को तोड़ने और परिणामी कणों को अनंत दूरी तक तनु करने के लिए आवश्यक है:

एबी (आर) ए (आर) + बी (आर)।

बंधन ऊर्जा हमेशा सकारात्मक होती है।

हैंडबुक में अधिकांश थर्मोकेमिकल डेटा 298 K के तापमान पर दिए गए हैं। अन्य तापमानों पर थर्मल प्रभावों की गणना करने के लिए, उपयोग करें किरचॉफ समीकरण:

(अंतर रूप) (3.7)

(अभिन्न रूप) (3.8)

कहाँ पे सीपीप्रतिक्रिया उत्पादों और प्रारंभिक सामग्री की समदाब रेखीय ताप क्षमता के बीच का अंतर है। यदि अंतर टी 2 - टी 1 छोटा है, तो आप स्वीकार कर सकते हैं सीपी= स्थिरांक बड़े तापमान अंतर के साथ, तापमान निर्भरता का उपयोग करना आवश्यक है सीपी(टी) प्रकार:

जहां गुणांक एक, बी, सीआदि। अलग-अलग पदार्थों के लिए, उन्हें संदर्भ पुस्तक से लिया जाता है, और संकेत उत्पादों और अभिकर्मकों (गुणांक को ध्यान में रखते हुए) के बीच अंतर को दर्शाता है।

उदाहरण

उदाहरण 3-1। 298 K पर द्रव और गैसीय जल के बनने की मानक एन्थैल्पी क्रमशः -285.8 और -241.8 kJ/mol हैं। इस ताप पर जल के वाष्पन एन्थैल्पी की गणना कीजिए।

समाधान. गठन की थैलेपीज़ निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के अनुरूप हैं:

एच 2 (जी) + एसओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 1 0 = -285.8;

एच 2 (जी) + एसओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 2 0 = -241.8.

दूसरी प्रतिक्रिया दो चरणों में की जा सकती है: पहली प्रतिक्रिया के अनुसार तरल पानी बनाने के लिए हाइड्रोजन को जलाएं, और फिर पानी को वाष्पित करें:

एच 2 ओ (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 0 स्पेनिश = ?

तब हेस के नियम के अनुसार,

एच 1 0 + एच 0 स्पेनिश = एच 2 0 ,

कहाँ पे एच 0 स्पैनिश \u003d -241.8 - (-285.8) \u003d 44.0 kJ / mol।

उत्तर। 44.0 केजे / मोल।

उदाहरण 3-2।प्रतिक्रिया की थैलीपी की गणना करें

6सी (जी) + 6एच (जी) \u003d सी 6 एच 6 (जी)

क) गठन की एन्थैल्पी के अनुसार; बी) बाध्यकारी ऊर्जा द्वारा, यह मानते हुए कि सी 6 एच 6 अणु में दोहरे बंधन निश्चित हैं।

समाधान. a) गठन की एन्थैल्पी (kJ/mol में) हैंडबुक में पाई जाती है (जैसे P.W. Atkins, Physical Chemistry, 5th Edition, pp. C9-C15): एफ एच 0 (सी 6 एच 6 (जी)) = 82.93, एफ एच 0 (सी (जी)) = 716.68, एफ एच 0 (एच (जी)) = 217.97। प्रतिक्रिया की थैलीपी है:

आरएच 0 \u003d 82.93 - 6 716.68 - 6 217.97 \u003d -5525 kJ / mol।

b) इस प्रतिक्रिया में, रासायनिक बंधन टूटते नहीं हैं, बल्कि बनते हैं। फिक्स्ड डबल बॉन्ड सन्निकटन में, C 6 H 6 अणु में 6 C-H बॉन्ड, 3 C-C बॉन्ड और 3 C = C बॉन्ड होते हैं। बॉन्ड एनर्जी (kJ/mol में) (P.W.Atkins, फिजिकल केमिस्ट्री, 5वां संस्करण, p. C7): इ(सी-एच) = 412, इ(सी-सी) = 348, इ(C=C) = 612. अभिक्रिया की एन्थैल्पी है:

आरएच 0 \u003d - (6 412 + 3 348 + 3 612) \u003d -5352 kJ / mol।

-5525 kJ / mol के सटीक परिणाम के साथ अंतर इस तथ्य के कारण है कि बेंजीन अणु में C-C सिंगल बॉन्ड और C = C डबल बॉन्ड नहीं होते हैं, लेकिन 6 C C सुगंधित बॉन्ड होते हैं।

उत्तर। ए) -5525 केजे / एमओएल; बी) -5352 केजे / एमओएल।

उदाहरण 3-3।संदर्भ डेटा का उपयोग करके, प्रतिक्रिया की थैलीपी की गणना करें

3Cu (टीवी) + 8HNO 3(aq) = 3Cu(NO 3) 2(aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l)

समाधान. संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण है:

3Cu (टीवी) + 8H + (aq) + 2NO 3 - (aq) \u003d 3Cu 2+ (aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l)।

हेस के नियम के अनुसार अभिक्रिया की एन्थैल्पी है:

आरएच 0 = 4एफ एच 0 (एच 2 ओ (एल)) + 2 एफ एच 0 (नहीं (जी)) + 3 एफ एच 0 (घन 2+ (aq)) - 2 एफ एच 0 (संख्या 3 - (एक्यू))

(तांबे और H+ आयन के बनने की एन्थैल्पी, परिभाषा के अनुसार, 0 हैं)। गठन की एन्थैल्पी (P.W. Atkins, Physicalchemistry, 5th Edition, pp. C9-C15) को प्रतिस्थापित करते हुए, हम पाते हैं:

आरएच 0 = 4 (-285.8) + 2 90.25 + 3 64.77 - 2 (-205.0) = -358.4 kJ

(तांबे के तीन मोल पर आधारित)।

उत्तर। -358.4 केजे।

उदाहरण 3-4। 1000 K पर मिथेन के दहन की एन्थैल्पी की गणना करें यदि 298 K पर गठन की एन्थैल्पी दी गई है: एफ एच 0 (सीएच 4) \u003d -17.9 किलो कैलोरी / मोल, एफ एच 0 (सीओ 2) \u003d -94.1 किलो कैलोरी / मोल, एफ एच 0 (एच 2 ओ (जी)) = -57.8 किलो कैलोरी / मोल। 298 से 1000 K की सीमा में गैसों की ताप क्षमता (cal/(mol. K) में) हैं:

सी पी (सीएच 4) = 3.422 + 0.0178। टी, सीपी(ओ 2) = 6.095 + 0.0033। टी,

सी पी (सीओ 2) \u003d 6.396 + 0.0102। टी, सीपी(एच 2 ओ (जी)) = 7.188 + 0.0024। टी.

समाधान. मीथेन की दहन प्रतिक्रिया की थैलीपी

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी)

298 K पर है:

94.1 + 2 (-57.8) - (-17.9) = -191.8 किलो कैलोरी/मोल।

आइए हम तापमान के फलन के रूप में ऊष्मा धारिता में अंतर ज्ञात करें:

सीपी = सीपी(सीओ 2) + 2 सीपी(एच 2 ओ (जी)) - सीपी(सीएच 4) - 2 सीपी(ओ2) =
= 5.16 - 0.0094टी(कैलोरी/(मोल। के))।

हम Kirchhoff समीकरण का उपयोग करके 1000 K पर प्रतिक्रिया थैलीपी की गणना करते हैं:

= + = -191800 + 5.16
(1000-298) - 0.0094 (1000 2 -298 2) / 2 \u003d -192500 कैल / मोल।

उत्तर। -192.5 किलो कैलोरी / मोल।

कार्य

3-1. 500 ग्राम Al (mp. 658 o C,) को स्थानांतरित करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, एच 0 pl \u003d 92.4 cal / g), कमरे के तापमान पर, पिघली हुई अवस्था में, यदि सीपी(अल टीवी) \u003d 0.183 + 1.096 10 -4 टीकैल/(जी के)?

3-2. प्रतिक्रिया की मानक थैलीपी CaCO 3 (tv) \u003d CaO (tv) + CO 2 (g), एक खुले बर्तन में 1000 K के तापमान पर आगे बढ़ना, 169 kJ / mol है। एक ही तापमान पर, लेकिन एक बंद बर्तन में आगे बढ़ने वाली इस प्रतिक्रिया की गर्मी क्या है?

3-3. तरल बेंजीन के गठन की मानक आंतरिक ऊर्जा की गणना 298 K पर करें यदि इसके गठन की मानक थैलीपी 49.0 kJ/mol है।

3-4. एन 2 ओ 5 (जी) के गठन के उत्साह की गणना करें टी= 298 K निम्नलिखित आंकड़ों के आधार पर:

2NO (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2NO 2 (जी), एच 1 0 \u003d -114.2 केजे / मोल,

4एनओ 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2एन 2 ओ 5 (जी), एच 2 0 \u003d -110.2 केजे / मोल,

एन 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2NO (जी), एच 3 0 = 182.6 केजे/मोल।

3-5. 25 डिग्री सेल्सियस पर -ग्लूकोज, -फ्रक्टोज और सुक्रोज के दहन की थैलेपीज -2802 हैं,
-2810 और -5644 kJ/mol, क्रमशः। सुक्रोज के हाइड्रोलिसिस की गर्मी की गणना करें।

3-6. डाइबोरेन बी 2 एच 6 (जी) के गठन के उत्साह का निर्धारण करें टी= 298 K निम्नलिखित डेटा से:

बी 2 एच 6 (जी) + 3ओ 2 (जी) \u003d बी 2 ओ 3 (टीवी) + 3एच 2 ओ (जी), एच 1 0 \u003d -2035.6 केजे / मोल,

2बी (टीवी) + 3/2 ओ 2 (जी) \u003d बी 2 ओ 3 (टीवी), एच 2 0 \u003d -1273.5 केजे / मोल,

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 3 0 \u003d -241.8 केजे / मोल।

3-7. साधारण पदार्थों से जिंक सल्फेट के निर्माण की ऊष्मा की गणना करें टी= 298 K निम्नलिखित आंकड़ों के आधार पर।

किसी पदार्थ के निर्माण की मानक ऊष्मा (गठन की थैलीपी) तत्वों (सरल पदार्थ, यानी एक ही प्रकार के परमाणुओं से मिलकर) से इस पदार्थ के 1 मोल के गठन की प्रतिक्रिया की थैलीपी कहा जाता है जो सबसे स्थिर मानक अवस्था में होते हैं। पदार्थों के निर्माण की मानक एन्थैल्पी (kJ/mol) संदर्भ पुस्तकों में दी गई है। संदर्भ मूल्यों का उपयोग करते समय, प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों की चरण स्थिति पर ध्यान देना आवश्यक है। सबसे स्थिर सरल पदार्थों के निर्माण की थैलीपी 0 है।

गठन के ताप से रासायनिक प्रतिक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों की गणना पर हेस कानून का परिणाम : मानक एक रासायनिक प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव प्रतिक्रिया उत्पादों के गठन की गर्मी और प्रारंभिक पदार्थों के गठन की गर्मी के बीच अंतर के बराबर है, अभिकर्मकों के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक (मोल्स की संख्या) को ध्यान में रखते हुए:

चौधरी 4 + 2 सीओ = 3 सी ( सीसा ) + 2H 2 ओह

गैस गैस टीवी गैस

इन अवस्थाओं में पदार्थों के बनने की ऊष्मा तालिका में दी गई है। 1.2.

तालिका 1.2

पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा

समाधान

चूंकि प्रतिक्रिया . पर होती है पी= स्थिरांक, तब हम हेस नियम (सूत्र (1.17) के परिणामस्वरूप गठन की ज्ञात ऊष्मा के अनुसार एन्थैल्पी में परिवर्तन के रूप में मानक ऊष्मीय प्रभाव पाते हैं:

नहीं के बारे में 298 = (2 (-241.81) + 3 0) - (-74.85 + 2 (-110.53)) = -187.71 केजे = = -187710 जे।

नहीं के बारे में 298 < 0, реакция является экзотермической, протекает с выделением теплоты.

आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन समीकरण (1.16) के आधार पर पाया जाता है:

यू के बारे में 298 = एच के बारे में 298 – Δ आर टी.

किसी दी गई प्रतिक्रिया के लिए, रासायनिक प्रतिक्रिया के पारित होने के कारण गैसीय पदार्थों के मोलों की संख्या में परिवर्तन होता है Δν = 2 – (1 + 2) = –1; टी= 298 K, तब

Δ यू के बारे में 298 \u003d -187710 - (-1) 8.314 298 \u003d -185232 जे।

प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों के दहन के मानक ताप से रासायनिक प्रतिक्रियाओं के मानक ताप प्रभावों की गणना

किसी पदार्थ के दहन की मानक ऊष्मा (दहन की एन्थैल्पी) ऑक्सीजन के साथ दिए गए पदार्थ के 1 मोल (उच्च ऑक्साइड या विशेष रूप से संकेतित यौगिकों) के पूर्ण ऑक्सीकरण के थर्मल प्रभाव को कहा जाता है, बशर्ते कि प्रारंभिक और अंतिम पदार्थों का एक मानक तापमान हो। पदार्थों के दहन की मानक एन्थैल्पी
(kJ/mol) संदर्भ पुस्तकों में दिए गए हैं। संदर्भ मूल्य का उपयोग करते समय, दहन प्रतिक्रिया की थैलीपी के संकेत पर ध्यान देना आवश्यक है, जो हमेशा एक्ज़ोथिर्मिक होता है ( Δ एच <0), а в таблицах указаны величины
.उच्च ऑक्साइड (उदाहरण के लिए, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड) के दहन की थैलेपी 0 हैं।

दहन की गर्मी से रासायनिक प्रतिक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों की गणना पर हेस कानून का परिणाम : एक रासायनिक प्रतिक्रिया का मानक थर्मल प्रभाव, अभिकर्मकों के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक (मोल्स की संख्या) को ध्यान में रखते हुए, प्रारंभिक पदार्थों के दहन के ताप और प्रतिक्रिया उत्पादों के दहन के ताप के बीच के अंतर के बराबर है:

सी 2 एच 4 + एच 2 हे= सी 2 एच 5 वह।

व्यायाम 81.
Fe की कमी के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना करें 2O3 धातु एल्यूमीनियम यदि 335.1 ग्राम लोहा प्राप्त किया गया था। उत्तर: 2543.1 kJ.
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण:

\u003d (अल 2 ओ 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669.8 - (-822.1) \u003d -847.7 kJ

335.1 ग्राम लोहे की प्राप्ति पर निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना, हम अनुपात से करते हैं:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : एक्स; एक्स = (0847.7 .) . 335,1)/ (2 . 55.85) = 2543.1 kJ,

जहां 55.85 लोहे का परमाणु द्रव्यमान है।

उत्तर: 2543.1 केजे.

प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव

टास्क 82.
एथिलीन सी 2 एच 4 (जी) और जल वाष्प की बातचीत से गैसीय एथिल अल्कोहल सी 2 एच 5 ओएच प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। उत्तर: -45.76 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें, हेस कानून के परिणाम का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं:

\u003d (सी 2 एच 5 ओएच) - [ (सी 2 एच 4) + (एच 2 ओ)] \u003d
= -235.1 - [(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 kJ

प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के साथ-साथ थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मान के पास इंगित की जाती है, थर्मोकेमिकल कहलाती है। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक अन्यथा निर्दिष्ट नहीं किया जाता है, एक स्थिर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, तथा- तरल, प्रति

यदि किसी अभिक्रिया के परिणामस्वरूप ऊष्मा निकलती है, तो< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = - 45.76 केजे।

उत्तर:- 45.76 केजे।

टास्क 83.
निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों के आधार पर हाइड्रोजन के साथ आयरन (II) ऑक्साइड की कमी प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें:

ए) ईईओ (सी) + सीओ (जी) \u003d फे (सी) + सीओ 2 (जी); = -13.18 केजे;
बी) सीओ (जी) + 1/2O 2 (जी) = सीओ 2 (जी); = -283.0 केजे;
सी) एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे।
उत्तर: +27.99 केजे।

समाधान:
हाइड्रोजन के साथ आयरन ऑक्साइड (II) की कमी के लिए प्रतिक्रिया समीकरण का रूप है:

ईईओ (के) + एच 2 (जी) \u003d फे (के) + एच 2 ओ (जी); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

पानी के बनने की गर्मी समीकरण द्वारा दी जाती है

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे,

और आयरन ऑक्साइड (II) के गठन की गर्मी की गणना की जा सकती है यदि समीकरण (ए) को समीकरण (बी) से घटाया जाता है।

\u003d (सी) - (बी) - (ए) \u003d -241.83 - [-283.o - (-13.18)] \u003d + 27.99 केजे।

उत्तर:+27.99 केजे।

टास्क 84.
गैसीय हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड की परस्पर क्रिया के दौरान, जल वाष्प और कार्बन डाइसल्फ़ाइड СS 2 (g) बनते हैं। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, इसके थर्मल प्रभाव की प्रारंभिक गणना करें। उत्तर: +65.43 केजे।
समाधान:
जी- गैसीय, तथा- तरल, प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएस 2) - [(एच 2 एस) + (सीओ 2)];
= 2(-241.83) + 115.28 - = +65.43 केजे।

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = +65.43 केजे।

उत्तर:+65.43 केजे।

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण

कार्य 85.
सीओ (जी) और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, जिसके परिणामस्वरूप सीएच 4 (जी) और एच 2 ओ (जी) बनते हैं। यदि सामान्य परिस्थितियों में 67.2 लीटर मीथेन प्राप्त की जाती है, तो इस प्रतिक्रिया के दौरान कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 618.48 kJ।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के साथ-साथ थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मान के पास इंगित की जाती है, थर्मोकेमिकल कहलाती है। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, तथा- कुछ प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सीओ (जी) + 3 एच 2 (जी) \u003d सीएच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएच 4) - (सीओ)];
\u003d (-241.83) + (-74.84) ​​- (-110.52) \u003d -206.16 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

22,4 : -206,16 = 67,2 : एक्स; एक्स \u003d 67.2 (-206.16) / 22? 4 \u003d -618.48 केजे; क्यू = 618.48 केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

गठन की गर्मी

कार्य 86.
ऊष्मीय प्रभाव जिसकी प्रतिक्रिया गठन की गर्मी के बराबर होती है। निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों से NO के गठन की गर्मी की गणना करें:
ए) 4एनएच 3 (जी) + 5ओ 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1168.80 केजे;
बी) 4एनएच 3 (जी) + 3ओ 2 (जी) \u003d 2एन 2 (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1530.28 केजे
उत्तर: 90.37 केजे।
समाधान:
गठन की मानक गर्मी मानक परिस्थितियों (टी = 298 के; पी = 1.0325.105 पा) के तहत साधारण पदार्थों से इस पदार्थ के 1 मोल के गठन की गर्मी के बराबर है। सरल पदार्थों से NO के निर्माण को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NO

प्रतिक्रिया (a) जिसमें NO के 4 मोल बनते हैं और प्रतिक्रिया (b) दी गई है जिसमें N2 के 2 मोल बनते हैं। दोनों प्रतिक्रियाओं में ऑक्सीजन शामिल है। इसलिए, NO के गठन की मानक ऊष्मा निर्धारित करने के लिए, हम निम्नलिखित हेस चक्र की रचना करते हैं, अर्थात, हमें समीकरण (a) को समीकरण (b) से घटाना होगा:

इस प्रकार, 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90.37 केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

टास्क 87.
क्रिस्टलीय अमोनियम क्लोराइड गैसीय अमोनिया और हाइड्रोजन क्लोराइड की परस्पर क्रिया से बनता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। यदि सामान्य परिस्थितियों में प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की खपत होती है, तो कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 78.97 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के साथ-साथ थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मान के पास इंगित की जाती है, थर्मोकेमिकल कहलाती है। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। निम्नलिखित स्वीकार किए जाते हैं प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

एनएच 3 (जी) + एचसीएल (जी) \u003d एनएच 4 सीएल (के)। ; = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315.39 - [-46.19 + (-92.31) = -176.85 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

इस प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की प्रतिक्रिया के दौरान जारी गर्मी अनुपात से निर्धारित होती है:

22,4 : -176,85 = 10 : एक्स; एक्स \u003d 10 (-176.85) / 22.4 \u003d -78.97 केजे; क्यू = 78.97 केजे।

उत्तर: 78.97 केजे।

प्रतिक्रिया की गर्मी (प्रतिक्रिया का गर्मी प्रभाव) जारी या अवशोषित गर्मी की मात्रा है। यदि प्रतिक्रिया के दौरान गर्मी निकलती है, तो ऐसी प्रतिक्रिया को एक्ज़ोथिर्मिक कहा जाता है, यदि गर्मी अवशोषित हो जाती है, तो प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक कहलाती है।

प्रतिक्रिया की गर्मी ऊष्मागतिकी के पहले नियम (शुरुआत) के आधार पर निर्धारित होती है,जिसका गणितीय व्यंजक रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए अपने सरलतम रूप में समीकरण है:

क्यू = U + рΔV (2.1)

जहां क्यू प्रतिक्रिया की गर्मी है, ΔU आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन है, पी दबाव है, ΔV मात्रा में परिवर्तन है।

थर्मोकेमिकल गणना में प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव का निर्धारण होता है।समीकरण (2.1) के अनुसार अभिक्रिया की ऊष्मा का संख्यात्मक मान इसके कार्यान्वयन की विधि पर निर्भर करता है। V=const पर किए गए एक समद्विबाहु प्रक्रम में, अभिक्रिया की ऊष्मा Q V =Δ यू, समदाब रेखीय प्रक्रिया में p=const तापीय प्रभाव पर Q P =Δ एच।इस प्रकार, थर्मोकेमिकल गणना है मेंएक प्रतिक्रिया के दौरान आंतरिक ऊर्जा या थैलेपी में परिवर्तन की मात्रा का निर्धारण। चूंकि अधिकांश प्रतिक्रियाएं आइसोबैरिक स्थितियों के तहत आगे बढ़ती हैं (उदाहरण के लिए, वायुमंडलीय दबाव पर आगे बढ़ने वाले खुले जहाजों में ये सभी प्रतिक्रियाएं होती हैं), थर्मोकेमिकल गणना लाते समय, की गणना लगभग हमेशा की जाती है . यदि एकΔ एच<0, то реакция экзотермическая, если же Δ एच> 0, तो प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है।

थर्मोकेमिकल गणना या तो हेस के नियम का उपयोग करके की जाती है, जिसके अनुसार किसी प्रक्रिया का थर्मल प्रभाव उसके पथ पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन केवल प्रारंभिक पदार्थों और प्रक्रिया के उत्पादों की प्रकृति और स्थिति से निर्धारित होता है, या, अक्सर, ए हेस के नियम का परिणाम: एक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव हीट (एंथैल्पी) के योग के बराबर होता है, उत्पादों के बनने से अभिकारकों के गठन के हीट (एंथैल्पी) का योग होता है।

हेस के नियम के अनुसार गणना में, सहायक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों का उपयोग किया जाता है, जिसके ऊष्मीय प्रभाव ज्ञात होते हैं। हेस कानून के अनुसार गणना में संचालन का सार यह है कि ऐसे बीजीय संचालन सहायक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों पर किए जाते हैं जो एक अज्ञात थर्मल प्रभाव के साथ प्रतिक्रिया समीकरण की ओर ले जाते हैं।

उदाहरण 2.1. प्रतिक्रिया की गर्मी का निर्धारण: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2 H - ?

हम प्रतिक्रियाओं को सहायक के रूप में उपयोग करते हैं: 1) सी + ओ 2 \u003d सी0 2;Δ एच 1 = -393.51 केजे और 2) 2सी + ओ 2 = 2सीओ;Δ एच 2 \u003d -220.1 केजे, जहांΔ एन/आईΔ एच 2 - सहायक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभाव। इन अभिक्रियाओं के समीकरणों का उपयोग करके, किसी दी गई प्रतिक्रिया के लिए समीकरण प्राप्त किया जा सकता है यदि सहायक समीकरण 1) को दो से गुणा किया जाता है और समीकरण 2) को परिणाम से घटाया जाता है। इसलिए, दी गई प्रतिक्रिया की अज्ञात गर्मी है:

Δ एच = 2Δ एच1-Δ एच 2 \u003d 2 (-393.51) - (-220.1) \u003d -566.92 केजे।

यदि थर्मोकेमिकल गणना में हेस कानून के परिणाम का उपयोग किया जाता है, तो समीकरण द्वारा व्यक्त प्रतिक्रिया के लिए aA+bB=cC+dD, संबंध का उपयोग किया जाता है:

ΔН =(сΔНоbr,с + dΔHobr D) - (аΔНоbr A + bΔН arr,c) (2.2)

जहां प्रतिक्रिया की गर्मी है; ΔH o br - प्रतिक्रिया उत्पादों सी और डी और अभिकर्मकों ए और बी के क्रमशः गठन की गर्मी (एंथैल्पी); सी, डी, ए, बी - स्टोइकोमेट्रिक गुणांक।

एक यौगिक के गठन की गर्मी (एंथैल्पी) एक प्रतिक्रिया का गर्मी प्रभाव है जिसके दौरान इस यौगिक का 1 मोल साधारण पदार्थों से बनता है जो थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर चरणों और संशोधनों में 1 * होते हैं। उदाहरण के लिए , वाष्प अवस्था में पानी के बनने की गर्मी प्रतिक्रिया की आधी गर्मी के बराबर होती है, जिसे समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है: 2H 2 (g)+ लगभग 2 (जी)= 2 एच 2 ओ (जी)।गठन की गर्मी की इकाई kJ/mol है।

थर्मोकेमिकल गणना में, प्रतिक्रियाओं की गर्मी आमतौर पर मानक स्थितियों के लिए निर्धारित की जाती है, जिसके लिए सूत्र (2.2) रूप लेता है:

°298 = (сΔН° 298, arr, С + dΔH° 298, o 6 p, D) - (аΔН° 298, arr A + bΔН° 298, arr, c)(2.3)

जहां ΔH° 298 kJ में प्रतिक्रिया की मानक ऊष्मा है (मानक मान सुपरस्क्रिप्ट "0" द्वारा इंगित किया गया है) 298K के तापमान पर, और ΔH° 298, arr गठन के मानक ताप (एंथैल्पी) भी एक तापमान पर हैं 298K का। ΔH° मान 298 रेव.सभी कनेक्शनों के लिए परिभाषित हैं और सारणीबद्ध डेटा हैं। 2* - आवेदन तालिका देखें।

उदाहरण 2.2. मानक ताप p . की गणनाइ समीकरण द्वारा व्यक्त शेयर:

4एनएच 3 (आर) + 5ओ 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 ओ (जी)।

हेस के नियम के परिणाम के अनुसार, हम 3* लिखते हैं:

Δ एच 0 298 = (4 .)Δ एच 0 298. ओ बी पी। नहीं+6 H0 298. कोड N20) - 4 H0 298 गिरफ्तार। एनएच एच. समीकरण में प्रस्तुत यौगिकों के गठन के मानक तापों के सारणीबद्ध मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:Δ एच °298= (4(90.37) + 6(-241.84)) - 4(-46.19) = - 904.8 केजे।

प्रतिक्रिया की गर्मी का नकारात्मक संकेत इंगित करता है कि प्रक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है।

थर्मोकैमिस्ट्री में, प्रतिक्रिया समीकरणों में थर्मल प्रभावों को इंगित करने के लिए प्रथागत है। ऐसा एक निर्दिष्ट तापीय प्रभाव वाले समीकरणों को थर्मोकेमिकल कहा जाता है।उदाहरण के लिए, उदाहरण 2.2 में मानी गई प्रतिक्रिया का थर्मोकेमिकल समीकरण लिखा गया है:

4एनएच 3 (जी) + 50 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 0 (जी);Δ एच° 29 8 = - 904.8 केजे।

यदि शर्तें मानक से भिन्न होती हैं, तो व्यावहारिक थर्मोकेमिकल गणना में यह अनुमति देता है ज़ियासन्निकटन उपयोग:Δ एचΔ एन ° 298 (2.4)व्यंजक (2.4) प्रतिक्रिया की ऊष्मा की उसके घटित होने की स्थितियों पर कमजोर निर्भरता को दर्शाता है।