Ce este efectul termic. Efectele termice ale reacțiilor chimice

7. Calculați efectul termic al reacției în condiții standard: Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) = 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g), dacă căldura de formare: Fe 2 O 3 (t) = – 821,3 kJ/mol (g ) = – 110,5 kJ/mol;

CO 2 (g) = – 393,5 kJ/mol.

Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) = 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g),

Cunoscând efectele termice standard ale arderii materiilor prime și a produselor de reacție, calculăm efectul termic al reacției în condiții standard:

16. Dependenţa vitezei unei reacţii chimice de temperatură. Regula lui Van't Hoff. Coeficientul de temperatură de reacție.

Reacțiile rezultă numai din ciocniri între molecule active a căror energie medie depășește energia medie a participanților la reacție.

Când moleculelor li se dă o anumită energie de activare E (energie în exces peste medie), energia potențială de interacțiune între atomi din molecule scade, legăturile din interiorul moleculelor slăbesc, iar moleculele devin reactive.

Energia de activare nu este furnizată în mod necesar din exterior; Potrivit lui Boltzmann, printre N molecule există următorul număr de molecule active N   care posedă energie crescută :

N  N·e – E / RT (1)

unde E este energia de activare, care arată excesul necesar de energie, față de nivelul mediu, pe care trebuie să îl aibă moleculele pentru ca reacția să devină posibilă; denumirile rămase sunt bine cunoscute.

Cu activarea termică pentru două temperaturi T 1 și T 2, raportul constantelor de viteză va fi:

ceea ce face posibilă determinarea energiei de activare prin măsurarea vitezei de reacție la două temperaturi diferite T 1 și T 2.

O creștere a temperaturii cu 10 0 crește viteza de reacție de 2-4 ori (regula aproximativă Van't Hoff). Numărul care arată de câte ori crește viteza de reacție (și, prin urmare, constanta vitezei) când temperatura crește cu 10 0 se numește coeficient de temperatură al reacției:

Aceasta înseamnă, de exemplu, că cu o creștere a temperaturii cu 100 0 pentru o creștere convențională acceptată a vitezei medii de 2 ori ( = 2), viteza de reacție crește cu 2 10, adică. de aproximativ 1000 de ori, iar când  = 4 – 4 10, adică. de 1000000 de ori. Regula lui Van't Hoff este aplicabilă pentru reacțiile care apar la temperaturi relativ scăzute într-un interval de temperatură îngust. Creșterea bruscă a vitezei de reacție cu creșterea temperaturii se explică prin faptul că numărul de molecule active crește exponențial.

25. Ecuația izotermei reacției chimice Van't Hoff.

În conformitate cu legea acțiunii în masă pentru o reacție arbitrară

şi A + bB = cC + dD

ecuația vitezei pentru reacția directă poate fi scrisă:

iar pentru viteza reacției inverse:

Pe măsură ce reacția se desfășoară de la stânga la dreapta, concentrațiile substanțelor A și B vor scădea și viteza reacției directe va scădea. Pe de altă parte, pe măsură ce produsele de reacție C și D se acumulează, viteza reacției de la dreapta la stânga va crește. Vine un moment în care vitezele υ 1 și υ 2 devin aceleași, concentrațiile tuturor substanțelor rămân neschimbate, prin urmare,

Unde K c = k 1 / k 2 =

Valoarea constantă Kc, egală cu raportul constantelor de viteză ale reacțiilor directe și inverse, descrie cantitativ starea de echilibru prin concentrațiile de echilibru ale substanțelor inițiale și produsele interacțiunii lor (în măsura coeficienților lor stoichiometrici) și se numeste constanta de echilibru. Constanta de echilibru este constantă numai pentru o temperatură dată, adică.

K c = f (T). Constanta de echilibru a unei reacții chimice este de obicei exprimată ca un raport, al cărui numărător este produsul concentrațiilor molare de echilibru ale produselor de reacție, iar numitorul este produsul concentrațiilor substanțelor inițiale.

Dacă componentele de reacție sunt un amestec de gaze ideale, atunci constanta de echilibru (K p) este exprimată în termenii presiunilor parțiale ale componentelor:

Pentru a trece de la K p la K c, folosim ecuația stării P · V = n · R · T. Din moment ce

Din ecuație rezultă că K p = K c, cu condiția ca reacția să decurgă fără modificarea numărului de moli în faza gazoasă, adică. când (c + d) = (a + b).

Dacă reacția decurge spontan la constante P și T sau V și T, atunci valorile G și F ale acestei reacții pot fi obținute din ecuațiile:

unde С А, С В, С С, С D sunt concentrații de neechilibru ale substanțelor inițiale și ale produselor de reacție.

unde Р А, Р В, Р С, Р D sunt presiunile parțiale ale substanțelor inițiale și ale produselor de reacție.

Ultimele două ecuații se numesc ecuații izoterme ale reacției chimice Van't Hoff. Această relație face posibilă calcularea valorilor G și F ale reacției și determinarea direcției acesteia la diferite concentrații ale substanțelor inițiale.

De remarcat că în ceea ce privește sisteme de gaze, iar pentru soluțiile în care solidele participă la reacție (adică pentru sisteme eterogene), concentrația fazei solide nu este inclusă în expresia pentru constanta de echilibru, deoarece această concentrație este practic constantă. Da, pentru reacție

2 CO (g) = CO 2 (g) + C (t)

constanta de echilibru se scrie ca

Dependența constantei de echilibru de temperatură (pentru temperatura T 2 în raport cu temperatura T 1) este exprimată prin următoarea ecuație van't Hoff:

unde Н 0 este efectul termic al reacţiei.

Pentru o reacție endotermă (reacția are loc cu absorbția căldurii), constanta de echilibru crește odată cu creșterea temperaturii, sistemul pare să reziste la încălzire.

34. Osmoza, presiunea osmotica. Ecuația Van't Hoff și coeficientul osmotic.

Osmoza este mișcarea spontană a moleculelor de solvent printr-o membrană semipermeabilă care separă soluțiile de diferite concentrații, de la o soluție de concentrație mai mică la o soluție de concentrație mai mare, ceea ce duce la diluarea acesteia din urmă. O peliculă de celofan este adesea folosită ca membrană semi-permeabilă, prin găurile mici prin care doar moleculele de solvent de volum mic pot trece selectiv și sunt reținute molecule sau ioni mari sau solvați - pentru substanțele cu molecul mare și o peliculă de ferocianura de cupru. pentru substanțele cu molecul scăzut. Procesul de transfer al solventului (osmoza) poate fi prevenit dacă se aplică o presiune hidrostatică externă unei soluții cu o concentrație mai mare (în condiții de echilibru aceasta va fi așa-numita presiune osmotică, notată cu litera ). Pentru a calcula valoarea lui  în soluții de neelectroliți, se utilizează ecuația empirică Van't Hoff:

unde C este concentrația molală a substanței, mol/kg;

R – constanta universală a gazului, J/mol K.

Mărimea presiunii osmotice este proporțională cu numărul de molecule (în general, numărul de particule) ale uneia sau mai multor substanțe dizolvate într-un anumit volum de soluție și nu depinde de natura acestora și de natura solventului. În soluțiile de electroliți puternici sau slabi, numărul total de particule individuale crește din cauza disocierii moleculelor, prin urmare, în ecuația de calcul al presiunii osmotice trebuie introdus un coeficient de proporționalitate adecvat, numit coeficient izotonic.

i C R T,

unde i este coeficientul izotonic, calculat ca raportul dintre suma numărului de ioni și molecule de electrolit nedisociate și numărul inițial de molecule ale acestei substanțe.

Deci, dacă gradul de disociere a electrolitului, i.e. raportul dintre numărul de molecule dezintegrate în ioni și numărul total de molecule ale substanței dizolvate este egal cu  și molecula de electrolit se dezintegrează în n ioni, apoi coeficientul izotonic se calculează după cum urmează:

i = 1 + (n – 1) · ,(i > 1).

Pentru electroliții puternici, putem lua  = 1, apoi i = n, iar coeficientul i (de asemenea, mai mare decât 1) se numește coeficient osmotic.

Fenomenul osmozei are mare valoare pentru organismele vegetale și animale, deoarece membranele celulelor lor în raport cu soluțiile multor substanțe au proprietățile unei membrane semi-permeabile. ÎN apă curată celula se umflă foarte mult, în unele cazuri până la ruperea membranei, iar în soluțiile cu concentrații mari de sare, dimpotrivă, scade în dimensiune și se încrețește din cauza pierderii mari de apă. Prin urmare, la conservarea alimentelor li se adaugă cantități mari de sare sau zahăr. Celulele microbiene în astfel de condiții pierd o cantitate semnificativă de apă și mor.

Deși majoritatea oamenilor se familiarizează cu termenul „efect termic al unei reacții chimice” în lecțiile de chimie, acesta este totuși folosit mai pe scară largă. Este greu de imaginat vreun domeniu de activitate în care acest fenomen nu ar fi folosit.

Să dăm un exemplu doar al unora dintre ele, unde este necesară cunoașterea efectului termic al unei reacții. În prezent, industria auto se dezvoltă într-un ritm fantastic: numărul de mașini crește de câteva ori în fiecare an. În același timp, principala sursă de energie pentru ei este benzina (dezvoltările alternative sunt până acum încorporate doar în câteva prototipuri). Pentru a regla forța de ardere a combustibilului, sunt utilizați aditivi speciali pentru a reduce intensitatea detonării. Un exemplu izbitor este monometilanilina. La obtinerea acestuia se calculeaza efectul termic al reactiei care in în acest caz, este -11-19 kJ/mol.

Un alt domeniu de aplicare este industria alimentară. Fără îndoială, orice persoană a acordat atenție conținutului de calorii al unui anumit produs. În acest caz, conținutul de calorii și efectul termic al reacției sunt direct legate, deoarece căldura este eliberată în timpul oxidării alimentelor. Prin ajustarea dietei pe baza acestor date, puteți obține o reducere semnificativă a greutății corporale. În ciuda faptului că efectul termic al unei reacții se măsoară în jouli, există o relație directă între aceștia și calorii: 4 J = 1 kcal. În legătură cu produsele alimentare, de obicei este indicată cantitatea (greutatea) calculată.

Să trecem acum la teorie și să dăm o definiție. Deci, efectul termic indică ceea ce este eliberat sau absorbit de sistem pe măsură ce acesta curge prin el. Merită să luăm în considerare faptul că, pe lângă căldură, pot fi generate radiații. Efectul termic al unei reacții chimice este numeric egal cu diferența dintre nivelurile de energie ale sistemului: inițial și rezidual. Dacă în timpul procesului de reacție căldura este absorbită din spațiul înconjurător, atunci vorbim de un proces endotermic. În consecință, eliberarea de energie termică este caracteristică unui proces exotermic. Ele sunt destul de ușor de distins: dacă valoarea energiei totale eliberate ca urmare a reacției este mai mare decât cea cheltuită pentru pornirea acesteia (de exemplu, energie termică arderea combustibilului), atunci aceasta este exotermie. Dar pentru descompunerea apei și a cărbunelui în hidrogen, este necesar să se cheltuiască energie suplimentară pentru încălzire, astfel încât are loc absorbția acesteia (endotermie).

Efectul termic al unei reacții poate fi calculat folosind formule cunoscute. În calcule, efectul termic este notat cu litera Q (sau DH). Diferența este în tipul de proces (endo sau exo), deci Q = - DH. Ecuațiile termochimice necesită indicarea efectului termic și a reactivilor (calculul invers este de asemenea corect). Particularitatea unor astfel de ecuații este posibilitatea de a transfera amploarea efectelor termice și a substanțelor în sine în părți diferite. Este posibil să se efectueze scăderea sau adăugarea termen cu termen a formulelor în sine, dar ținând cont

Să dăm un exemplu de reacții ale carbonului și hidrogenului:

1) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 890 kJ

2) C + O2 = CO2 + 394 kJ

3) 2H2 + O2 = 2H2O + 572 kJ

Acum scădeți 2 și 3 din 1 (părțile din dreapta din părțile din dreapta, părțile din stânga din părțile din stânga).

Ca rezultat obținem:

CH4 - C - 2 H4 = 890 - 394 - 572 = - 76 kJ.

Dacă înmulțim toate părțile cu - 1 (eliminăm valoarea negativă), obținem:

C + 2H2 = CH4 + 76 kJ/mol.

Cum poți interpreta rezultatul? Efectul termic care apare în timpul formării metanului din hidrogen și carbon va fi de 76 J pentru fiecare mol de gaz produs. Tot din formule rezultă că va fi eliberat, adică vorbim despre un proces exotermic. Astfel de calcule evită necesitatea experimentelor directe de laborator, care sunt adesea dificile.

MINISTERUL EDUCAȚIEI AL FEDERĂȚIA RUSĂ

Universitatea Tehnică de Stat Voronezh

PROIECT DE CURS

la disciplina" Fundamente teoretice tehnologie progresiva"

Subiect: „Efectul termic al unei reacții chimice și aplicarea sa practică.”

Voronej 2004

Introducere

Efectele termice ale reacțiilor chimice sunt necesare pentru multe calcule tehnice. Ei găsesc o aplicație largă în multe industrii, precum și în dezvoltările militare.

Scopul acestui lucru munca de curs este studiul aplicare practică efect termic. Vom analiza câteva opțiuni pentru utilizarea sa și vom afla cât de importantă este utilizarea efectelor termice ale reacțiilor chimice în contextul dezvoltării tehnologiilor moderne.

1. Efectul termic al unei reacții chimice

Fiecare substanță stochează o anumită cantitate de energie. Întâlnim această proprietate a substanțelor deja la micul dejun, prânz sau cină, deoarece alimentele permit organismului nostru să folosească energia unei varietăți mari de compuși chimici conținute în alimente. În organism, această energie este transformată în mișcare, muncă și este folosită pentru a menține o temperatură constantă (și destul de ridicată!) a corpului.

Unul dintre cei mai faimoși oameni de știință care lucrează în domeniul termochimiei este Berthelot. Berthelot - profesor de chimie la Școala Superioară Farmaceutică din Paris (1859). Ministrul Educației și Afacerilor Externe.

Începând cu 1865, Berthelot a fost implicat activ în termochimie și a efectuat cercetări calorimetrice extinse, care au condus, în special, la inventarea „bombei calorimetrice” (1881); El deține conceptele de reacții „exoterme” și „endoterme”. Berthelot a obținut date extinse despre efectele termice ale unui număr imens de reacții, asupra căldurii de descompunere și de formare a multor substanțe.

Berthelot a studiat efectul explozivilor: temperatura de explozie, viteza de ardere și propagarea undelor de explozie etc.

Energia compușilor chimici este concentrată în principal în legături chimice. Este nevoie de energie pentru a rupe o legătură între doi atomi. Când se formează o legătură chimică, se eliberează energie.

Orice reacție chimică constă în ruperea uneia legături chimiceși educația altora.

Când, ca urmare a unei reacții chimice în timpul formării noilor legături, este eliberată mai multă energie decât era necesară pentru distrugerea legăturilor „vechi” din substanțele inițiale, excesul de energie este eliberat sub formă de căldură. Un exemplu sunt reacțiile de combustie. De exemplu, gazul natural (metan CH 4) arde în aer oxigen, eliberând cantitate mare căldură (Fig. 1a). Astfel de reacții sunt exoterme.

Reacțiile care apar cu eliberarea de căldură prezintă un efect termic pozitiv (Q>0, DH<0) и называются экзотермическими.

În alte cazuri, distrugerea legăturilor din substanțele originale necesită mai multă energie decât poate fi eliberată în timpul formării de noi legături. Astfel de reacții apar numai atunci când energia este furnizată din exterior și sunt numite endoterme.

Reacții care apar cu absorbția căldurii din mediu(Q<0, DH>0), adică cu efect termic negativ, sunt endoterme.

Un exemplu este formarea de monoxid de carbon (II) CO și hidrogen H2 din cărbune și apă, care are loc numai atunci când este încălzită (Fig. 1b).

Orez. 1a

Orez. 1b

Orez. 1a,b. Reprezentarea reacțiilor chimice folosind modele moleculare: a) reacție exotermă, b) reacție endotermă. Modelele arată clar cum, cu un număr constant de atomi între ele, vechile legături chimice sunt distruse și apar noi legături chimice.

Astfel, orice reacție chimică este însoțită de eliberarea sau absorbția de energie. Cel mai adesea, energia este eliberată sau absorbită sub formă de căldură (mai rar sub formă de lumină sau energie mecanică). Această căldură poate fi măsurată. Rezultatul măsurării este exprimat în kilojuli (kJ) pentru un mol de reactant sau (mai puțin frecvent) pentru un mol de produs de reacție. Această cantitate se numește efectul termic al reacției.

Efectul termic este cantitatea de căldură eliberată sau absorbită de un sistem chimic atunci când are loc o reacție chimică în acesta.

Efectul termic este indicat prin simbolurile Q sau DH (Q = -DH). Valoarea sa corespunde diferenței dintre energiile stărilor inițiale și finale ale reacției:

DH = capătul H - H ref.

= E con. - E ref.

Pictogramele (d), (g) indică stările gazoase și lichide ale substanțelor. Există și denumiri (tv) sau (k) - substanță solidă, cristalină, (aq) - substanță dizolvată în apă etc.

Este importantă desemnarea stării de agregare a unei substanțe. De exemplu, în reacția de combustie a hidrogenului, apa se formează inițial sub formă de abur (stare gazoasă), la condensarea căruia se poate elibera ceva mai multă energie. În consecință, pentru formarea apei sub formă de lichid, efectul termic măsurat al reacției va fi puțin mai mare decât pentru formarea numai a aburului, deoarece atunci când aburul se condensează, o altă porțiune de căldură va fi eliberată.

Se folosește și un caz special al efectului termic al reacției - căldura de ardere. Din numele însuși reiese clar că căldura de ardere servește la caracterizarea substanței folosite ca combustibil. Căldura de ardere se referă la 1 mol dintr-o substanță care este un combustibil (un agent reducător într-o reacție de oxidare), de exemplu:

Energia (E) stocată în molecule poate fi reprezentată pe scara de energie. În acest caz, efectul termic al reacției (DE) poate fi prezentat grafic (Fig. 2). Fig.2. Reprezentarea grafică a efectului termic (Q = D E): O ) reacție exotermă de ardere a hidrogenului; b

) reacție endotermă de descompunere a apei sub influența curentului electric. Coordonata de reacție (axa orizontală a graficului) poate fi considerată, de exemplu, ca grad de conversie a substanțelor (100% - conversia completă a substanțelor inițiale).

· Ecuațiile reacțiilor chimice în care efectul termic al reacției este scris împreună cu reactivii și produșii se numesc ecuații termochimice.

Particularitatea ecuațiilor termochimice este că, atunci când lucrați cu ele, puteți transfera formulele substanțelor și amploarea efectelor termice dintr-o parte a ecuației în alta. De regulă, acest lucru nu se poate face cu ecuații obișnuite ale reacțiilor chimice.

De asemenea, este permisă adăugarea și scăderea termen cu termen a ecuațiilor termochimice. Acest lucru poate fi necesar pentru a determina efectele termice ale reacțiilor care sunt dificil sau imposibil de măsurat experimental.

Să dăm un exemplu. În laborator, este extrem de dificil să se realizeze „în forma sa pură” reacția de producere a metanului CH4 prin combinarea directă a carbonului cu hidrogenul:

C + 2H2 = CH4

Dar puteți afla multe despre această reacție prin calcule. De exemplu, aflați dacă această reacție va fi exo - sau endotermice și chiar cuantifică magnitudinea efectului termic.

Efectele termice ale reacțiilor de ardere a metanului, carbonului și hidrogenului sunt cunoscute (aceste reacții apar cu ușurință):

a) CH 4 (g) + 2 O 2 (g) = CO 2 (g) + 2 H 2 O (l) + 890 kJ

b) C(tv) + O 2 (g) = CO 2 (g) + 394 kJ

c) 2 H 2 (g) + O 2 (g) = 2 H 2 O (l) + 572 kJ

Să scădem ultimele două ecuații (b) și (c) din ecuația (a). Vom scădea părțile stângi ale ecuațiilor din stânga, iar părțile drepte din dreapta. În acest caz, toate moleculele O 2 , CO 2 și H 2 O se vor contracta.

CH4 (g) - C (tv) - 2 H2 (g) = (890 - 394 - 572) kJ = -76 kJ

Această ecuație pare oarecum neobișnuită. Să înmulțim ambele părți ale ecuației cu (-1) și să mutăm CH 4 în partea dreaptă cu semnul opus. Obținem ecuația de care avem nevoie pentru formarea metanului din cărbune și hidrogen:

C(tv) + 2 H2 (g) = CH4 (g) + 76 kJ/mol

Deci, calculele noastre au arătat că efectul termic al formării metanului din carbon și hidrogen este de 76 kJ (per mol de metan), iar acest proces trebuie să fie exotermic (energie va fi eliberată în această reacție).

Este important să acordăm atenție faptului că adunarea, scăderea și reducerea termen cu termen în ecuațiile termochimice pot fi doar substanțe care se află în stări identice de agregare, altfel vom face o greșeală în determinarea efectului termic asupra valorii căldura de trecere de la o stare de agregare la alta.

1.2. Legile de bază ale termochimiei

· Ramura chimiei care studiază transformarea energiei în reacții chimice se numește termochimie.

Există două cele mai importante legi ale termochimiei. Prima dintre ele, legea Lavoisier-Laplace, este formulată după cum urmează:

· Efectul termic al unei reacții directe este întotdeauna egal cu efectul termic al unei reacții inverse cu semnul opus.

Aceasta înseamnă că în timpul formării oricărui compus, aceeași cantitate de energie este eliberată (absorbită) precum este absorbită (eliberată) în timpul descompunerii sale în substanțele originale. De exemplu:

2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (l) + 572 kJ (combustia hidrogenului în oxigen)

2 H 2 O (l) + 572 kJ = 2 H 2 (g) + O 2 (g) (descompunerea apei prin curent electric)

Legea lui Lavoisier–Laplace este o consecință a legii conservării energiei.

A doua lege a termochimiei a fost formulată în 1840 de academicianul rus G. I. Hess:

· Efectul termic al unei reacții depinde numai de stările inițiale și finale ale substanțelor și nu depinde de etapele intermediare ale procesului.

Aceasta înseamnă că efectul termic total al unei serii de reacții succesive va fi același cu cel al oricărei alte serii de reacții dacă substanțele de pornire și de sfârșit sunt aceleași la începutul și la sfârșitul acestor serii. Aceste două legi de bază ale termochimiei conferă ecuațiilor termochimice o oarecare asemănare cu cele matematice, când în ecuațiile de reacție este posibil să se transfere termeni dintr-o parte în alta, să se adună, să scadă și să se reducă formule ale compușilor chimici termen cu termen. În acest caz, este necesar să se țină cont de coeficienți din ecuațiile de reacție și să nu uităm că substanțele care se adaugă, se scad sau se reduc cu moli trebuie să fie în aceeași stare de agregare.

2. Aplicarea efectului termic în practică

Efectele termice ale reacțiilor chimice sunt necesare pentru multe calcule tehnice. De exemplu, luați în considerare puternica rachetă rusă Energia, capabilă să se lanseze pe orbită nave spațialeși alte sarcini utile. Motoarele uneia dintre treptele sale funcționează la gaze lichefiate- hidrogen si oxigen.

Să presupunem că știm munca (în kJ) care va trebui cheltuită pentru a livra o rachetă cu încărcătură de pe suprafața Pământului pe orbită, știm și munca de depășire a rezistenței aerului și a altor costuri de energie în timpul zborului. Cum se calculează cantitatea necesară de hidrogen și oxigen, care (în stare lichefiată) sunt folosite în această rachetă ca combustibil și oxidant?

Fără ajutorul efectului termic al reacției de formare a apei din hidrogen și oxigen, acest lucru este dificil de realizat. La urma urmei, efectul termic este însăși energia care ar trebui să pună racheta pe orbită. În camerele de ardere ale unei rachete, această căldură este transformată în energia cinetică a moleculelor de gaz fierbinte (abur), care iese din duze și creează propulsie de jet.

În industria chimică, efectele termice sunt necesare pentru a calcula cantitatea de căldură pentru încălzirea reactoarelor în care au loc reacții endoterme. În sectorul energetic, producția de energie termică se calculează folosind căldura de ardere a combustibilului.

Dieteticienii folosesc efectele termice ale oxidării alimentelor în organism pentru a crea diete adecvate nu numai pentru pacienți, ci și pentru oameni sănătoși - sportivi, lucrători în diverse profesii. În mod tradițional, calculele de aici nu folosesc jouli, ci alte unități de energie - calorii (1 cal = 4,1868 J). Conținutul energetic al alimentelor se referă la orice masă de produse alimentare: 1 g, 100 g sau chiar ambalaj standard al produsului. De exemplu, pe eticheta unui borcan de lapte condensat puteți citi următoarea inscripție: „conținut caloric 320 kcal/100 g”.

Efectul termic este calculat la producerea monometilanilinei, care aparține clasei de amine aromatice substituite. Domeniul principal de aplicare a monometilanilinei este ca aditiv antidetonant pentru benzină. Este posibilă utilizarea monometilanilinei în producția de coloranți. Monometilanilina comercială (N-metilanilina) este izolată din catalizat prin rectificare periodică sau continuă. Efectul termic al reacției ∆Н= -14±5 kJ/mol.

2.1 Acoperiri rezistente la căldură

Dezvoltarea tehnologiei de înaltă temperatură necesită crearea unor materiale deosebit de rezistente la căldură. Această problemă poate fi rezolvată folosind metale refractare și rezistente la căldură. Acoperirile intermetalice atrag din ce în ce mai mult atenția deoarece au multe calități valoroase: rezistență la oxidare, topituri agresive, rezistență la căldură etc. De interes este și exotermicitatea semnificativă a formării acestor compuși din elementele lor constitutive Există două moduri posibile de a utiliza exotermicitatea reacției de formare a compușilor intermetalici. Prima este producerea de pulberi compozite, cu două straturi. Când sunt încălzite, componentele pulberii interacționează, iar căldura reacției exoterme compensează răcirea particulelor, ajungând la suprafața protejată într-o stare complet topită și formând un strat cu porozitate scăzută, ferm lipit de bază. O altă variantă ar fi aplicarea unui amestec mecanic de pulberi. Când particulele sunt încălzite suficient, ele interacționează deja în stratul de acoperire. Dacă amploarea efectului termic este semnificativă, atunci aceasta poate duce la autotopirea stratului de acoperire, formarea unui strat de difuzie intermediar care crește rezistența de aderență și obținerea unei structuri densă, cu porozitate scăzută. Atunci când alegeți o compoziție care formează un strat intermetalic cu un efect termic mare și care are multe calități valoroase - rezistență la coroziune, rezistență suficientă la căldură și rezistență la uzură, atrag atenția aluminurile de nichel, în special NiAl și Ni 3Al. Formarea NiAl este însoțită de un efect termic maxim.

2.2.Metoda termochimică de prelucrare a diamantelor

Metoda „termochimică” și-a primit numele datorită faptului că are loc la temperaturi ridicate și se bazează pe utilizarea proprietăților chimice ale diamantului. Metoda se desfășoară după cum urmează: diamantul este adus în contact cu un metal capabil să dizolve carbonul, iar pentru ca procesul de dizolvare sau prelucrare să se desfășoare continuu, se realizează într-o atmosferă gazoasă care interacționează cu carbonul dizolvat în metal, dar nu reacționează direct cu diamantul. În timpul procesului, magnitudinea efectului termic capătă o valoare ridicată.

Pentru a determina condițiile optime pentru prelucrarea termochimică a diamantului și pentru a identifica capacitățile metodei, a fost necesar să se studieze mecanismele anumitor procese chimice, care, după cum arată o analiză a literaturii, nu au fost deloc studiate. Un studiu mai specific al prelucrării termochimice a diamantului a fost îngreunat, în primul rând, de cunoașterea insuficientă a proprietăților diamantului în sine. Le era frică să nu-l strice de căldură. Cercetările privind stabilitatea termică a diamantului au fost efectuate doar în ultimele decenii. S-a stabilit că diamantele care nu conțin incluziuni pot fi încălzite la 1850 „C” într-o atmosferă neutră sau în vid, fără a le afecta, și doar mai mult.

Diamantul este cel mai bun material pentru lame datorită durității sale unice, elasticității și frecării scăzute împotriva țesutului biologic. Operarea cu cuțite de diamant facilitează operațiile și reduce timpul de vindecare al inciziilor de 2-3 ori. Potrivit microchirurgilor MNTK pentru microchirurgie oculară, cuțitele ascuțite prin metoda termochimică nu sunt doar nu inferioare, ci și superioare ca calitate față de cele mai bune probe străine. Mii de operații au fost deja efectuate cu cuțite ascuțite termochimic. Cuțitele de diamant de diferite configurații și dimensiuni pot fi utilizate în alte domenii ale medicinei și biologiei. Astfel, microtomele sunt folosite pentru a face preparate în microscopia electronică. Rezoluția înaltă a microscopului electronic impune cerințe speciale asupra grosimii și calității secțiunii specimenelor. Microtomele de diamant, ascuțite prin metoda termochimică, fac posibilă producerea secțiunilor de calitatea necesară.

2.3. Materii prime tehnogene pentru producerea cimentului

Intensificarea în continuare a producției de ciment implică introducerea pe scară largă a tehnologiilor de economisire a energiei și a resurselor folosind deșeuri din diverse industrii.

La procesarea minereurilor skarn-magnetite, sunt eliberate steril de separare magnetică uscată (DMS), care sunt materiale de piatră zdrobită cu o dimensiune a granulelor de până la 25 mm. sterilul SMS are o compoziție chimică destul de stabilă, % în greutate: SiO 2 40...45, Al 2 O 3 10...12, Fe 2 O 3 15...17, CaO 12...13, MgO 5 ...6, S2...3, R2O2...4. S-a dovedit posibilitatea utilizării sterilelor SMS în producția de clincher de ciment Portland. Cimenturile rezultate se caracterizează prin proprietăți de rezistență ridicată.

Efectul termic al formării clincherului (TEC) este definit ca suma algebrică a căldurilor proceselor endoterme (decarbonizarea calcarului, deshidratarea mineralelor argiloase, formarea unei faze lichide) și a reacțiilor exoterme (oxidarea piritei introdusă de sterilul CMS, formarea). a fazelor de clincher).

Principalele avantaje ale utilizării deșeurilor de îmbogățire cu minereu de skarn-magnetită în producția de ciment sunt:

Extinderea bazei de materii prime datorită surselor artificiale;

Economisirea materiilor prime naturale menținând în același timp calitatea cimentului;

Reducerea costurilor cu combustibil și energie pentru arderea clincherului;

Posibilitate de producere a clincherului activ cu energie scăzută;

Rezolvarea problemelor de mediu prin eliminarea rațională a deșeurilor și reducerea emisiilor de gaze în atmosferă în timpul arderii clincherului.

2.4. Biosenzori

Biosenzorii sunt senzori bazați pe enzime imobilizate. Vă permite să analizați rapid și eficient amestecuri complexe de substanțe multicomponente. În prezent, acestea sunt din ce în ce mai utilizate într-o serie de ramuri ale științei, industriei, agriculturii și asistenței medicale. La baza creării sistemelor automate de analiză enzimatică au fost cele mai recente progrese în domeniul enzimologiei și enzimologiei inginerești. Calitățile unice ale enzimelor - specificitate de acțiune și activitate catalitică ridicată - contribuie la simplitatea și sensibilitatea ridicată a acestei metode analitice, iar numărul mare de enzime cunoscute și studiate până în prezent face posibilă extinderea constantă a listei de substanțe analizate.

Senzori microcalorimetrici enzimatici - folosesc efectul termic al unei reacții enzimatice. Este format din două coloane (măsurare și control), umplute cu un purtător cu o enzimă imobilizată și echipate cu termistori. Când proba analizată este trecută prin coloana de măsurare, are loc o reacție chimică, care este însoțită de un efect termic înregistrat. Acest tip de senzor este interesant pentru versatilitatea sa.

Concluzie.

Deci, după analizarea aplicării practice a efectului termic al reacțiilor chimice, putem concluziona: efectul termic este strâns legat de viața noastră de zi cu zi, este în permanență studiat și găsește noi aplicații în practică.

Odată cu dezvoltarea tehnologiilor moderne, efectul cald și-a găsit aplicarea în diverse industrii. Industria chimică, militară, construcții, alimentară, minerit și multe alte industrii folosesc efectul termic în dezvoltarea lor. Este utilizat în motoarele cu ardere internă, unități frigorifice și diferite dispozitive de ardere, precum și în producția de instrumente chirurgicale, acoperiri rezistente la căldură, noi tipuri de materiale de construcție și așa mai departe.

În condițiile moderne de dezvoltare constantă a științei, asistăm la apariția a tot mai multe dezvoltări și descoperiri noi în domeniul producției. Aceasta implică din ce în ce mai multe noi domenii de aplicare a efectului termic al reacțiilor chimice.

Referințe

1. Musabekov Yu. S., Marcelin Berthelot, M., 1965; Centenaire de Marcelin Berthelot, 1827-1927, P., 1929.

2. Brevet 852586 Federația Rusă. MKI V 28 D 5/00. Metoda de prelucrare dimensională a diamantului / A.P.Grigoriev, S.H.Lifshits, P.P.Shamaev (Federația Rusă). - 2 s.

3. Klassen V.K. . Bilanțul materialului. Calcule termice ale unităților termice. – Belgorod: BTISM, 1978. –114 p.

4. Peregudov V.V., Rogovoy M.I. Procese și instalații termice în tehnologia produselor și pieselor de construcții – M.: Stroyizdat, 1983.-416 p.

5. E-mail: [email protected]

6. „Biotehnologii” (http://www.ictc.ru/R_42.htm).

7. S.D. Varfolomeev, Yu.M. Evdokimov, M.A. Ostrovsky. „BULETINUL ACADEMIEI DE ȘTIINȚE RUSĂ”.

Efectul termic al unei reacții chimice sau modificarea entalpiei unui sistem datorită apariției unei reacții chimice este cantitatea de căldură atribuită modificării unei variabile chimice primite de sistemul în care a avut loc reacția chimică și reacția. produsele au preluat temperatura reactanților.

Pentru ca efectul termic să fie o cantitate care depinde numai de natura reacției chimice în curs, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

· Reacția trebuie să se desfășoare fie la volum constant Q v (proces izocor), fie la presiune constantă Q p (proces izobar).

· Nu se execută lucrări în sistem, cu excepția lucrărilor de extindere posibile la P = const.

Dacă reacția se desfășoară în condiții standard la T = 298,15 K = 25 ˚C și P = 1 atm = 101325 Pa, efectul termic se numește efect termic standard al reacției sau entalpia standard a reacției ΔH r O. În termochimie, căldura standard de reacție este calculată folosind entalpiile standard de formare.

Entalpia standard de formare (caldura standard de formare)

Căldura standard de formare este înțeleasă ca efectul termic al reacției de formare a unui mol de substanță din substanțe simple și componentele sale care se află în stări standard stabile.

De exemplu, entalpia standard de formare a 1 mol de metan din carbon și hidrogen este egală cu efectul termic al reacției:

C(tv) + 2H2 (g) = CH4 (g) + 76 kJ/mol.

Entalpia standard de formare se notează ΔHfO. Aici indicele f înseamnă formare, iar cercul tăiat, care amintește de un disc Plimsol, înseamnă că valoarea se referă la starea standard a materiei. În literatură, se găsește adesea o altă denumire pentru entalpia standard - ΔH 298,15 0, unde 0 indică egalitatea presiunii la o atmosferă (sau, ceva mai precis, condiții standard) și 298,15 - temperatura. Uneori, indicele 0 este utilizat pentru cantități legate de o substanță pură, prevăzând că poate fi folosit pentru a desemna cantități termodinamice standard numai atunci când o substanță pură este aleasă ca stare standard. De exemplu, starea unei substanțe într-o soluție extrem de diluată poate fi acceptată și ca standard. „Disc plimsoll” în acest caz înseamnă starea standard reală a materiei, indiferent de alegerea acesteia.

Entalpia de formare a substanțelor simple se ia egală cu zero, iar valoarea zero a entalpiei de formare se referă la starea de agregare, stabilă la T = 298 K. De exemplu, pentru iod în stare cristalină ΔH I2(s) 0 = 0 kJ/mol, iar pentru iod lichid ΔH I2 (g) 0 = 22 kJ/mol. Entalpiile de formare a substanțelor simple în condiții standard sunt principalele lor caracteristici energetice.

Efectul termic al oricărei reacții se găsește ca diferența dintre suma căldurilor de formare a tuturor produselor și suma căldurilor de formare a tuturor reactanților dintr-o reacție dată (o consecință a legii lui Hess):

Reacția ΔH O = ΣΔH f O (produse) - ΣΔH f O (reactivi)

Efectele termochimice pot fi încorporate în reacțiile chimice. Ecuațiile chimice care indică cantitatea de căldură eliberată sau absorbită se numesc ecuații termochimice. Reacțiile însoțite de eliberarea de căldură în mediu au un efect termic negativ și se numesc exoterme. Reacțiile însoțite de absorbția căldurii au un efect termic pozitiv și se numesc endoterme. Efectul termic se referă de obicei la un mol de materie primă reacţionată al cărui coeficient stoechiometric este maxim.

Dependența de temperatură a efectului termic (entalpie) al reacției

Pentru a calcula dependența de temperatură a entalpiei unei reacții, este necesar să se cunoască capacitățile termice molare ale substanțelor care participă la reacție. Modificarea entalpiei reacției cu creșterea temperaturii de la T1 la T2 se calculează conform legii lui Kirchhoff (se presupune că în acest interval de temperatură capacitățile de căldură molare nu depind de temperatură și nu există transformări de fază):

Dacă transformările de fază au loc într-un anumit interval de temperatură, atunci în calcul este necesar să se ia în considerare căldura transformărilor corespunzătoare, precum și modificarea dependenței de temperatură a capacității termice a substanțelor care au suferit astfel de transformări:

unde ΔC p (T1,Tf) este modificarea capacităţii termice în domeniul de temperatură de la T1 la temperatura de tranziţie de fază; ΔC p (T f ,T 2) este modificarea capacității termice în domeniul de temperatură de la temperatura de tranziție de fază la temperatura finală, iar Tf este temperatura de tranziție de fază.

Entalpia standard de ardere este ΔH hor o, efectul termic al reacției de ardere a unui mol de substanță în oxigen la formarea de oxizi în cea mai mare stare de oxidare. Se presupune că căldura de ardere a substanțelor incombustibile este zero.

Entalpia standard a soluției este soluția ΔH, efectul termic al procesului de dizolvare a 1 mol de substanță într-o cantitate infinit de mare de solvent. Este compus din căldura de distrugere a rețelei cristaline și căldura de hidratare (sau căldura de solvatare pentru soluții neapoase), eliberată ca urmare a interacțiunii moleculelor de solvent cu moleculele sau ionii solutului cu formarea. a compuşilor cu compoziţie variabilă - hidraţi (solvaţi). Distrugerea rețelei cristaline este, de regulă, un proces endotermic - ΔH resh > 0, iar hidratarea ionilor este exotermă, ΔH hidr.< 0. В зависимости от соотношения значений ΔH реш и ΔH гидр энтальпия растворения может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Так растворение кристаллического гидроксида калия сопровождается выделением тепла:

ΔH soluțieKOH o = ΔH soluție o + ΔH hidrK +o + ΔH hidroOH −o = −59 KJ/mol

Entalpia de hidratare - ΔH hydr, se referă la căldura care este eliberată atunci când 1 mol de ioni trece din vid în soluție.

Entalpia standard de neutralizare - ΔH entalpia neutronilor de reacție de interacțiune acizi tariși baze pentru a forma 1 mol de apă în condiții standard:

HCl + NaOH = NaCI + H2O

H + + OH − = H 2 O, ΔH neutru ° = −55,9 kJ/mol

Entalpia standard de neutralizare pentru soluțiile concentrate de electroliți puternici depinde de concentrația ionilor, datorită modificării valorii ΔH de hidratare ° a ionilor la diluare

Entalpia este o proprietate a unei substanțe care indică cantitatea de energie care poate fi transformată în căldură.

Entalpia este o proprietate termodinamică a unei substanțe care indică nivelul de energie stocat în structura sa moleculară. Aceasta înseamnă că, deși o substanță poate avea energie bazată pe temperatură și presiune, nu toată ea poate fi transformată în căldură. Parte energie internă rămâne întotdeauna în substanță și își menține structura moleculară. O parte din energia cinetică a unei substanțe este indisponibilă atunci când temperatura acesteia se apropie de temperatura ambiantă. Prin urmare, entalpia este cantitatea de energie disponibilă pentru a fi convertită în căldură la o anumită temperatură și presiune. Unitățile de entalpie sunt unitatea termică britanică sau joule pentru energie și Btu/lbm sau J/kg pentru energie specifică.

Cantitatea de entalpie

Cantitatea de entalpie a unei substanțe se bazează pe temperatura dată. Această temperatură este valoarea aleasă de oamenii de știință și ingineri ca bază pentru calcule. Este temperatura la care entalpia unei substanțe este zero J. Cu alte cuvinte, substanța nu are energie disponibilă care să poată fi transformată în căldură. Această temperatură este diverse substanțe diferit. De exemplu, această temperatură a apei este punctul triplu (0 °C), azotul este -150 °C, iar agenții frigorifici pe bază de metan și etan sunt -40 °C.

Dacă temperatura unei substanțe este mai mare decât temperatura dată sau se schimbă starea în stare gazoasă la o anumită temperatură, entalpia este exprimată ca număr pozitiv. În schimb, la o temperatură sub aceasta, entalpia unei substanțe este exprimată ca număr negativ. Entalpia este utilizată în calcule pentru a determina diferența de niveluri de energie între două stări. Acest lucru este necesar pentru configurarea echipamentului și determinarea coeficientului acțiune utilă proces.

Entalpia este adesea definită ca energia totală a unei substanțe, deoarece este egală cu suma energiei sale interne (și) în această stareîmpreună cu capacitatea sa de a face treaba (pv). Dar, în realitate, entalpia nu indică energia totală a unei substanțe la o temperatură dată peste zero absolut (-273°C). Prin urmare, mai degrabă decât definirea entalpia ca fiind căldura totală a unei substanțe, este definită mai precis ca cantitatea totală de energie disponibilă a unei substanțe care poate fi transformată în căldură.
H = U + pV

LEGEA HESS: efectul termic al chimiei. r-ţia depinde numai de stările iniţiale şi finale ale sistemului şi nu depinde de intervalele acestuia. state. G. z. este o expresie a legii conservării energiei pentru sistemele în care au loc reacții chimice. r-tion, și o consecință a primei legi a termodinamicii, totuși, a fost formulată mai devreme decât prima lege. Valabil pentru procese care curg la volum constant sau presiune constantă; pentru primul, efectul termic este egal cu modificarea în interior energia sistemului datorită chimiei r-tion, pentru al doilea - modificarea entalpiei. Pentru a calcula efectele termice ale districtelor, incl. practic imposibil, constituie un sistem termochimic. ecuații, care reprezintă ecuațiile raioanelor, înregistrate împreună cu efectele termice corespunzătoare la o temperatură dată. În acest caz, este important să se indice starea de agregare a substanţelor care reacţionează, deoarece De aceasta depinde amploarea efectului termic al cartierului.

Sistem termochimic Ecuația poate fi rezolvată operând cu formule în stări identice, ca și în cazul termenilor obișnuiți de matematică. ur.

I. Arderea și oxidarea lentă

Arderea este prima reacție chimică cu care omul a făcut cunoștință. Focul... Este posibil să ne imaginăm existența fără foc? A intrat în viața noastră și a devenit nedespărțit de ea. Fără foc, o persoană nu poate găti alimente sau oțel fără el, transportul este imposibil; Focul a devenit prietenul și aliatul nostru, un simbol al faptelor glorioase, al faptelor bune și o amintire a trecutului.

Memorialul slavei în Syktyvkar

Flacăra, focul, ca una dintre manifestările reacției de ardere, are și propria sa reflectare monumentală. Un exemplu izbitor - memorialul gloriei în Syktyvkar.

O dată la patru ani, în lume are loc un eveniment însoțit de transferul focului „viu”. În semn de respect pentru fondatorii Jocurilor Olimpice, focul este livrat din Grecia. Potrivit tradiției, unul dintre sportivii remarcabili livrează această torță pe arena principală a Jocurilor Olimpice.

Există basme și legende despre foc. Pe vremuri, oamenii credeau că șopârlele mici - spiritele focului - trăiau în foc. Și au fost cei care au considerat focul ca fiind o zeitate și au construit temple în cinstea lui. Timp de sute de ani, lămpile dedicate zeului focului au ars în aceste temple fără să se stingă. Închinarea la foc a fost o consecință a ignoranței oamenilor cu privire la procesul de ardere.

flacără olimpică

M.V Lomonosov a spus: „Nu este deloc imposibil să studiezi natura focului fără chimie”.

Combustie - o reacție de oxidare care are loc la o viteză destul de mare, însoțită de eliberarea de căldură și lumină.

Schematic, acest proces de oxidare poate fi exprimat după cum urmează:

Reacțiile care apar odată cu degajarea de căldură se numesc exotermic(din grecescul „exo” - out).

În timpul arderii, are loc o oxidare intensă, apare focul în timpul procesului de ardere, prin urmare, o astfel de oxidare are loc foarte repede. Dacă Va fi viteza de reacție suficient de rapidă? Poate apărea o explozie. Așa explodează amestecurile de substanțe inflamabile cu aer sau oxigen. Din păcate, sunt cunoscute cazuri de explozii de amestecuri de aer cu metan, hidrogen, vapori de benzină, eter, făină și praf de zahăr etc., ducând la distrugeri și chiar victime.

Pentru ca arderea să aibă loc aveți nevoie de:

• substanță inflamabilă
• agent de oxidare (oxigen)
• încălzire substanță inflamabilă până la temperatura de aprindere

Temperatura de aprindere a fiecărei substanțe este diferită.

În timp ce eterul poate fi aprins printr-un fir fierbinte, pentru a aprinde lemnul, acesta trebuie încălzit la câteva sute de grade. Temperatura de aprindere a substanțelor este diferită. Sulful și lemnul se aprind la aproximativ 270°C, cărbunele la aproximativ 350°C și fosforul alb la aproximativ 40°C.

Cu toate acestea, nu toată oxidarea trebuie neapărat însoțită de apariția luminii.

Există un număr semnificativ de cazuri de oxidare pe care nu le putem numi procese de ardere, deoarece acestea apar atât de încet încât rămân invizibile simțurilor noastre. Numai după ce a trecut un anumit timp, adesea foarte lung, putem detecta produsele de oxidare. Acesta este cazul, de exemplu, cu oxidarea (ruginirea) foarte lentă a metalelor

sau în timpul proceselor de dezintegrare.

Desigur, în timpul oxidării lente se eliberează căldură, dar această eliberare are loc lent datorită duratei procesului. Cu toate acestea, indiferent dacă o bucată de lemn arde rapid sau suferă o oxidare lentă în aer de-a lungul multor ani, nu are nicio diferență - în ambele cazuri va fi eliberată aceeași cantitate de căldură.

Oxidare lenta este un proces de interacțiune lentă a substanțelor cu oxigenul cu eliberare lentă de căldură (energie).

Exemple de interacțiune a substanțelor cu oxigenul fără a elibera lumină: putrezirea gunoiului de grajd, frunzelor, râncezirea uleiului, oxidarea metalelor (duzele de fier devin mai subțiri și mai mici cu utilizarea prelungită), respirația creaturilor aerobe, adică respirația oxigenului, este însoțită de eliberarea de căldură, formarea de dioxid de carbon și apă.

Să ne familiarizăm cu caracteristicile proceselor de ardere și oxidare lentă prezentate în tabel.

Caracteristici ale proceselor de ardere și oxidare lente

ÎN concluzie : reacțiile de ardere și de oxidare lentă sunt reacții exoterme care diferă prin viteza cu care se produc aceste procese.

II. Efectul termic al unei reacții chimice.

Fiecare substanță stochează o anumită cantitate de energie. Întâlnim această proprietate a substanțelor deja la micul dejun, prânz sau cină, deoarece alimentele permit organismului nostru să folosească energia unei varietăți mari de compuși chimici conținuti în alimente. În organism, această energie este transformată în mișcare, muncă și este folosită pentru a menține o temperatură constantă (și destul de ridicată!) a corpului.

Orice reacție chimică este însoțită de eliberarea sau absorbția de energie. Cel mai adesea, energia este eliberată sau absorbită sub formă de căldură (mai rar sub formă de lumină sau energie mecanică). Această căldură poate fi măsurată. Rezultatul măsurării este exprimat în kilojuli (kJ) pentru un MOL de reactant sau (mai puțin frecvent) pentru un mol de produs de reacție. Se numește cantitatea de căldură eliberată sau absorbită în timpul unei reacții chimice efectul termic al reacției (Q). De exemplu, efectul termic al reacției de ardere a hidrogenului în oxigen poate fi exprimat prin oricare dintre cele două ecuații:

2 H 2 (g) + O 2 (g) = 2 H 2 O (l) + 572 kJ

2H2(g) + O2(g) = 2H2O (l) + Q

Această ecuație de reacție se numeșteecuația termochimică. Aici simbolul "+ Q" înseamnă că atunci când hidrogenul este ars, căldura este eliberată. Această căldură se numește efectul termic al reacției. În ecuațiile termochimice este adesea indicat stări de agregare substante.

Reacțiile care apar odată cu eliberarea de energie se numesc EXTERME(din latinescul „exo” - out). De exemplu, arderea metanului:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q

Reacțiile care apar odată cu absorbția energiei se numesc ENDOTERMICE(din latinescul „endo” – interior). Un exemplu este formarea de monoxid de carbon (II) CO și hidrogen H2 din cărbune și apă, care are loc numai atunci când este încălzit.

C + H 2 O = CO + H 2 – Q

Efectele termice ale reacțiilor chimice sunt necesare pentru multe calcule tehnice.

Efectele termice ale reacțiilor chimice sunt necesare pentru multe calcule tehnice. Imaginați-vă pentru un moment ca proiectantul unei rachete puternice capabilă să lanseze nave spațiale și alte încărcături utile pe orbită (Fig.).

Orez. Cea mai puternică rachetă rusă din lume, Energia, înainte de lansarea la Cosmodromul Baikonur. Motoarele uneia dintre treptele sale funcționează cu gaze lichefiate - hidrogen și oxigen.

Să presupunem că știți munca (în kJ) care va trebui cheltuită pentru a livra o rachetă cu încărcătură de la suprafața Pământului pe orbită, de asemenea, cunoașteți munca pentru a depăși rezistența aerului și alte costuri de energie în timpul zborului; Cum se calculează cantitatea necesară de hidrogen și oxigen, care (în stare lichefiată) sunt folosite în această rachetă ca combustibil și oxidant?

Fără ajutorul efectului termic al reacției de formare a apei din hidrogen și oxigen, acest lucru este dificil de realizat. La urma urmei, efectul termic este însăși energia care ar trebui să pună racheta pe orbită. În camerele de ardere ale unei rachete, această căldură este transformată în energia cinetică a moleculelor de gaz fierbinte (abur), care iese din duze și creează propulsie de jet.

În industria chimică, efectele termice sunt necesare pentru a calcula cantitatea de căldură pentru încălzirea reactoarelor în care au loc reacții endoterme. În sectorul energetic, producția de energie termică se calculează folosind căldura de ardere a combustibilului.

Dieteticienii folosesc efectele termice ale oxidării alimentelor în organism pentru a crea diete adecvate nu numai pentru pacienți, ci și pentru oameni sănătoși - sportivi, lucrători în diverse profesii. În mod tradițional, calculele de aici nu folosesc jouli, ci alte unități de energie - calorii (1 cal = 4,1868 J). Conținutul energetic al alimentelor se referă la orice masă de produse alimentare: 1 g, 100 g sau chiar ambalaj standard al produsului. De exemplu, pe eticheta unui borcan de lapte condensat puteți citi următoarea inscripție: „conținut caloric 320 kcal/100 g”.

№2. Puzzle „Litere care nu se repetă”.

Pentru a rezolva acest puzzle, priviți cu atenție fiecare linie. Alegeți litere care nu se repetă niciodată. Dacă faceți acest lucru corect, veți putea folosi aceste litere pentru a crea un proverb despre regulile de manipulare a focului.

ÎN SUPLIMENTARE: