Termochemia
2.3.1. Prawo Hessa
2.3.2. Równania termochemiczne
2.3.3. Obliczanie efektów cieplnych
2.3.4. Prawo Kirchoffa
TERMOCHEMIAtermochemia zajmuje się pomiarem oraz
ilościową analizą przepływu ciepła
podczas przebiegu reakcji chemicznych.
CIEPŁO REAKCJI - PRAWO HESSA
W warunkach izochorycznych
rVr UQ ,
VpUQ pr ,
rHpVUQ
W warunkach izobarycznych
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 22.3. Termochemia
Termochemia – prawo Hessa
W warunkach izochoryczny
1
,
,,
molJ
UUQ
TV
VrVr
W warunkach izobarycznych
1
,
,,
molJ
HHQ
Tp
prpr
W tych warunkach ciepło jest funkcją stanu.
Istota termochemii
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 32.3. Termochemia
Termochemia – prawo Hessa
Pojęcia termochemiczne
Ciepło tworzenia związku jest to ciepło reakcji powstawania tego
związku w ilości 1 mola z pierwiastków będących w odmianach
trwałych termodynamicznie w danych warunkach.
Standardowe molowe ciepło tworzenia jest ciepłem tworzenia w
warunkach standardowych.
Standardowa entalpia tworzenia jest standardową entalpią danego
związku chemicznego.
Standardowe entalpie pierwiastków (ich odmian trwałych w
warunkach standardowych) są równe ZERU!!!
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 42.3. Termochemia
Termochemia – prawo Hessa
ychstandardow stanach w substratów
rycznestechiomet Iloscim2211 mSSS
ychstandardow stanachw produktów
rycznestechiomet Iloscin2211 nPPP Ho
ychstandardow stanach w trwalychicznietermodynam
odmianach w proste Substancje substraty
o
itwi H produkty
o
itwi H
substraty
o
itwi
produkty
o
itwi
o HHH
reagenty
o
itwi
o HH
Termochemia – Podstawowe zasady termochemiczne
Standardowa entalpia tworzenia twHo
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 52.3. Termochemia
przykładowo dla reakcji:
C(grafit) + O2(g) CO2(g)H= H (CO2) – H(Cgrafit ) - H(O2) = -393.51 kJ/mol;
H(O2 ) = 0 H(Cgrafi ) = 0
w warunkach standardowych H= H°298K,1atm
Termochemia – Podstawowe zasady termochemiczne
Standardowa entalpia tworzenia twHo
Przykłady „reakcji tworzenia”...
c2g221
g2 OHOH 1o
tw molkJ 02286 K298,15HΔ ,
gg221
S221 HIHI 1o
tw molkJ 3826 K298,15HΔ ,
c43g2bialyg223 POH2OPH
1o
tw molkJ 1925 K298,15HΔ ,
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 62.3. Termochemia
ychstandardow stanach w substratów
rycznestechiomet Iloscim2211 mSSS
ychstandardow stanachw produktów
rycznestechiomet Iloscin2211 nPPP Ho
ychstandardow stanach w spalaniaProdukty
substraty
o
ispali H produkty
o
ispali H
produkty
o
ispali
substraty
o
ispali
o HHH
reagenty
o
ispali
o HH
Termochemia – Podstawowe zasady termochemiczne
Standardowa entalpia spalania spalHo...
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 72.3. Termochemia
Entalpia dowolnego procesu może być zastąpiona
zestawu innych reakcji (równania termochemiczne =
równania algebraiczne)
Przykładowo:
tworzenie diamentu z grafitu ołówkowego. Szukamy
C(grafit) C(diament) H=?
Dysponujemy:
C(grafit) + O2(g) CO2(g) H°298K = -393.51 kJ/mol
C(diament) + O2(g) CO2(g) H°298K = -395.40 kJ/mol
H = (H(CO2) –H(C(grafit)) – H(O2) - (H(CO2) –H(C(diament)) – H(O2)
H = H(C(grafit)) – H(C(diament)) = -393.51+395.40= 1.89kJ/mol
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 82.3. Termochemia
Termochemia – Podstawowe zasady termochemiczne
Substraty w stanach
standardowych w ilościach
stechiometrycznych
H1o
U1o
H3o
U3o
H2o
U2o
Hxo
Uxo
EFEKT CIEPLNY REAKCJI CYKLICZNYCH
Produkty w stanach
standardowych w ilościach
stechiometrycznych
Substraty w stanach
standardowych w ilościach
stechiometrycznych
Produkty w stanach
standardowych w ilościach
stechiometrycznych
Dla dowolnego cyklu termodynamicznego:
0i
iH 0i
iU
321 HHHH x 321 UUUU x
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 92.3. Termochemia
Termochemia – prawo Hessa
Napisać wyrażenie na ciepło reakcji pod stałym ciśnieniem
)(3)(2)(2 2/1 ggg SOOSO
Dla każdej reakcji:
)()( substriiprodiiV UnUnQU
)()( substriiprodiip HnHnQH
W szczególności
223 2
1SOOSO HHHH
efekt energetyczny reakcji jest suma entalpii tworzenia
PRZYKŁADY OBLICZANIA EFEKTÓW CIEPLNYCH
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 102.3. Termochemia
Termochemia – prawo Hessa
)(126)(2)(66 3 cgc HCHHC
0
)(298
0
)(298
0
)(298298 2661263 HHCHC
o HHHH
PRZYKŁADY OBLICZANIA EFEKTÓW CIEPLNYCH
Obliczyć standardową zmianę entalpii reakcji
uwodornienia benzenu:
Konieczna jest znajomość danych termochemicznych
np. standardowych entalpii tworzenia reagentów:
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 112.3. Termochemia
Termochemia – prawo Hessa
Przykład
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 122.3. Termochemia
Termochemia – prawo Hessa
Oszacowanie energii wiązania C-H znając standardowe
entalpie spalania: metanu (H1), wodoru (H2), grafitu (H3)
Przykład
HHHC HHHHHH 224 4321
ZALEŻNOŚĆ CIEPŁA OD TEMPERATURY
Drogi reakcji
sposób I – ogrzewanie substratów i przeprowadzenie reakcji
sposób II – przeprowadzenie reakcji i ogrzanie produktów
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 132.3. Termochemia
Termochemia – prawo Kirchoffa
o
iV
i
i
V
V
V
o
r vC
T
U,C
dTCvUU iV
T
T
iTrTr ,,,
2
1
12
o
ip
i
i
p
p
p
o
r vC
T
H,C
dTCvHH ip
T
T
iTrTr ,,,
2
1
12
Matematyczne sformułowanie prawa KIRCHOFFA
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 142.3. Termochemia
Termochemia – prawo Kirchoffa
2 TcTbaCp
Graficzna interpretacja prawa KIRCHOFFA
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 152.3. Termochemia
Termochemia – prawo Kirchoffa
N2(g) + 3H2(g) = 2 NH3(g)
-120
-110
-100
-90
300
700
1100
1500
T/K
/(
kJ/m
ol)
170
171
172
173
174
300
500
700
900
1100
T/K
H0/(kJ/mol)
C(s) + CO2(g) = 2 CO(g)
Wykład z Chemii Fizycznej str. 2.3 / 162.3. Termochemia
Termochemia – prawo Kirchoffa
Przykład wpływu temperatury na efekt energetyczny reakcji Ho(T):
-45
-40
-35
-30
300
700
1100
1500
T/K
H0/(kJ/mol)
CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
Top Related