Курс лекций по физической химии Учебно-методическое пособие (стр. 5 из 16)

D_fаH = -DH_{атомизации} = - Σ n_рε_р (3.5)

4.5.2. Расчет стандартной теплоты образования вещества по энергиям связи. Составим цикл: проведем атомизацию простых веществ, затратив энергию

, образуем из атомов заданное газообразное вещество и переведем его в стандартное состояние, при этом выделится теплота испарения D_vH_., если стандартное состояние жидкое, и теплота плавления D_mH, если вещество твердое.

3 С_граф. + 3 Н₂ + 1/2О₂ = Н₃С-СО-СН_{3 ж} ; D_fH˚-?

- D_vH

3 С_газ. + 6 Н + О = Н₃С-СО-СН_{3 газ} ; D_fаH = - Σ n_рε_р.

D_fH˚=

– S n_pe_p – D_vH_. (3.6)

4.6. Цикл Габера-Борна описывает процессы, вносящие вклад в образо-вание ионных кристаллических соединений. Рассмотрим их на примере образования хлорида натрия

Na_тв.+ ½ Cl_2(газ) = NaCl_тв. ; D_rН = D_fH^o

Na⁺ _газ + Сl _газ + е^-

Е_{сродстваCl} = -354

Na⁺ _газ + Сl ^¯_газ

Потенциал ионизации

Na _газ + Сl I = 502

Na _газ + ½ Сl₂ ½ DH_дисс.=121

E_{рещетки}= 788

Na_тв. + ½ Cl_2газ DH_{cублим. Na}=108 DH_гидр.Na⁺ +

+ DH_{гидр.Cl¯}

D_fH^o = - 411

NaCl_тв

Na⁺ aq + Сl ^-aq DH_m

D_fH^o = DH_{субл. Na} + ½ DH_{дисс Сl2} + I_Na + Е_{сродствa Cl} - E_{рещетки} = (3.7)

= 108 + 121 + 502 – 354 – 788 = 411 кДж/моль

4.7. Теплота растворения

Раствор – это фаза переменного состава, существующая в определенных пределах термодинамических параметров. Раствор – гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов. Свойства раствора зависят от концентрации, и теплота образования раствора также является функцией концентрации. В процесс растворения вещества вносят вклад процессы разрушения кристаллической решетки (Q>0) и процесс сольватации (Q<0).

4.7.1 Интегральная теплота растворения (DH_m) – количество теплоты, выделяемое или поглощаемое при растворении 1 моля вещества в таком количестве воды, чтобы была достигнута заданная моляльная концентрация раствора (m)

DH_m

DH₀

DH_s

m, моль/1000г растворителя

Рис. 4.1. Зависимость теплоты растворения от концентрации раствора

Интегральная теплота растворения изменяется от предельной теплоты в бесконечно разбавленном растворе (DH₀) до теплоты растворения в насыщенном растворе (DH_s). Величина теплоты растворения ионного крислалла определяется энергией кристаллической решетки и теплотами сольватации катиона и аниона. (см рис. 3.1)

DH_m= E_{рещетки} + DH_гидр⁺ + DH_гидр^- (3.8)

4.7.1. Дифференциальная теплота растворения вещества – это количество теплоты, выделяемое или поглощаемое при растворении 1 моля вещества в таком большом количестве раствора заданной концентрации, чтобы при этом концентрация раствора не изменялась.

4.7.3. Теплота разбавления раствора от одной концентрации до другой равна разности между интегральными теплотами растворения

DH_m12 = DH_m2 - DH_m1. (3.9)

4.7.4. Теплоты образования ионов в растворе можно представить как суммарную теплоту растворения веществ в растворителе, например, в воде, с образованием гидратированных катионов и анионов. Теплоты образования отдельных ионов можно определить, только если принять теплоту образования какого-либо иона за 0. Условно принимают, что стандартная теплота образования иона водорода равна 0. При этом условии определяются теплоты образования других ионов.

1/2Н₂ + 1/2Cl₂ = HCl_газ

HCl + aq = HCl_aq = Н⁺_aq + Cl^-_aq

1/2Н₂ + 1/2Cl₂ + aq = Н⁺_aq + Cl^-_aq , D_rH = D_fH_HCl(aq) = D_fH_H+(aq) +D_fH_Cl¯(aq) ; 1/2Н₂ + aq = Н⁺_aq , D_fH˚_H+(aq)=0;

1/2Cl₂+ aq = Cl^-_aq , +D_fH_Cl¯(aq) = D_rH. (3.10)

Лекция № 4

4.8. Зависимость теплоты реакции от температуры

Реагенты Т₁ Продукты Т₁ ; D_rH_т1

Σ׀ν_i׀С_рi Σ׀ν_j׀С_рj

Реагенты Т₂ Продукты Т₂; D_rH_т2

Из изображенного цикла видно, что зависимость теплоты реакции от температуры связана с разностью теплот нагревания реагентов и продуктов реакции, которая связана с их теплоемкостью, которая в свою очередь зависит от температуры.

4.8.1.Зависимость теплоемкости от температуры для идеального газа

4.8.1.1. Связь С_р и С_v

С_v =

С_p =

Связь С_р и С_v легко определяется для идеального газа:

dH= dU + pdV = dU + p R/p *dT = dU + RdT

(V = RT/p dV = R/p dT)

=

+ R Þ C_p = C_V + R (4.1)

R – работа расширения, которую совершает 1 моль идеального газа при нагревании на 1^о

4.8.1.2. Энергия молекул как сумма энергий различного вида движения