7-MAVZU. TERMOKIMYO
Reja:
Kimyoviy termodinamika.
Termodinamik parametrlar.
Entalpiya, entropiya, Gibbs energiyasi.
Tayanch so’zlar:moddaning hosil bo`lish issiqligi, entalpiya , entropiya, Gibbs energiyasi, L.Laplas qonuni.
O’quv mashgúlotining maqsadi: Talabalarga kimyoviy termodinamika haqida ma`lumot berish uning qonunlarini ochib berish, ichki energiya va termodinamik parametrlarni tushintirish.
1. Kimyoviy reaksiyalar natijasida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori ko`rsatib yoziladigan kimyoviy tenglamalarga termokimyoviy tenglamalar deyiladi. Termokimyoviy tenglamalar massa va energiyaning saqlanish qonunlariga rioya qilib tuziladi. Reaksiya natizhasida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori joul yoki kjlarda ifodalanadi, (1 kkal = 4,18 kj). Kimyoviy reaksiya vaqtida ajralib chiqqan yoki yutilgan issiqlik miqdori reaksiyaning issiqlik effekti deyiladi va Нр bilan belgilanadi.
Oddiy moddalar (elementlar)dan 1mol murakkab modda hosil bo`lishida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori moddalarning hosil bo`lish issiqligi deyiladi. Hosil bo`lish issiqligi H0h.b. bilan belgilanadi. Hosil bo`lish issikligi har doim normal sharoitda (273°K da va 101,325 kP bosimda) 1 mol modda uchun hisoblanadi, shuning uchun termokimyoviy tenglamalarda kasr koeffisientlar ham qo`yiladi, masalan:
½ N2+ ½ O2 = NO - 90,40 kJ.
Moddalarning hosil bo`lish issiqliklari qiymati, ularning agregat holatiga ham bog`liq bo`ladi. Shunga ko`ra, termokimyoviy tenglamalarda moddalarning agregat holatlari ham ko`rsatib yoziladi. Hozirgi kunda standart sharoitda 8000 dan ortiq murakkab moddalarning hosil bo`lish issiqliklari tajriba yo`li bilan aniqlangan. Masalan, suvning bug` (H0298H2Obug` = -241,84 kJ) hosil bo`lish issiqligi suyuq holatdagi suvning hosil bo`lish issiqligi esa H0298(H2Os.) = - 285,4 kJ ga teng. Shunga ko`ra, hosil bo`lish issiqliqlari qiymati ko`rsatilganda H0298 h.b. bilan birga moddalarning agregat holatlarini ko`rsatuvchi quyidagi belgilar ham yoziladi. Gaz holidagi modda - g bilan, suyuq holdagi modda - s bilan, qattiq holdagi modda - q bilan ifodalanadi.
Termodinamika qonuniga muvofiq reaksiya vaqtida issiqlik ajralib chiqsa, sistemaning issiqlik tutimi kamayganligi sababli, reaksiyaning issiqlik effekti manfiy (-) ishora bilan, issiqlik yutilsa musbat (+) ishora bilan ko`rsatiladi. Demak, reaksiyaning termodinamik issiqlik effekti H termokimyoviy issiqlik effekti Qp ning teskari ishora bilan olingan qiymatiga tengdir:
-Н=Qp ёки U=-Qp
Kimyoning termokimyo bo`limi reaksiyaning issiqlik effektlari va ularning turli faktorlar bilan qanday bog`langanligini o`rganadi. Termokimyo ikkita asosiy qonun va ulardan kelib chiqadigan natijalardan iborat. Bu bo`limning asosiy qonunlaridan biri Gess qonuni hisoblanadi. Energiyaning saqlanish qonuni, ya`ni termodinamikaning birinchi qonuni rus olimi G.I. Gess tajribalari asosida 1840 yilda ta`riflangan: "Kimyoviy reaksiyalarning o`zgarmas hajmi va o`zgarmas bosimdagi issiqlik effekti sistemaning boshlang`ich va ohirgi agregat holatiga bog`liq bo`lib, jarayonning borish yo`liga, qanday oraliq bosqichlar orqali o`tganligiga bog`liq `emas. Termokimyoning amalda ko`p tatbiq qilinadigan bu muhim qonuni yana quyidagicha talqin qilinishi ham mumkin: "Reaksiyaning issiqlik effekti jarayonning qanday usulda olib borilishiga bog`liq `emas, balki faqat reaksiyada ishtirok etayotgan moddalarning dastlabki va ohirgi holatiga bog`liq" Keltirilgan ta`riflarning isboti misolida CO2 gazi C va O2 dan ikki hil yo`l bilan bevosita, uglerod va kislorodning birikishi hamda CO hosil bo`lishi orqali olinishi mumkin. Bu erda Gess qonuniga muvofiq CO2 hosil bo`lish issiklik effekti H1 barcha bosqichlarda kuzatiladigan issiqlik effektlarining yig`indisiga teng bo`ladi, ya`ni:
Н1=Н2+Н3
Darhаqiqаt, СО2
С(q) + О2(g) =СО2(g)+Н1 (а)
Reaksiyasi yordamida bir bosqichda yoki
С(q) + ½ О2(g) = СО(g)+Н2 (в)
СО(g) + ½ О2(g) = СО2(g)+ Н3 (c)
reaksiyalari orqali ikki bosqichda hosil qilinishi mumkin. (b) va (c) tenglamalar qo`shilsa, (a) tenglama kelib chiqadi. Demak, H1 = H2 + H3 bo`ladi. Tajribada H°1 = -393,3 kJ/mol', H°2 = -111,3 kJ/mol' va H°3=-282,8 kJ/mol ekanligi aniqlangan. Shular asosida CO2 ning hosil bo`lish issiqligi H1=-H2 +H3= 111,3+(-282,8)= -394,1 kJ/mol gatengligini topamiz. Yana bir misol: Gess qonuninitatbiq etib SO3 vaH2O dan H2SO4 hosil bo`lish reaksiyasining issiqlik effektini hisoblaymiz:
SО3 + Н2О = Н2SО4 -Н (а)
S+1,5О2 = SО3 -Н1 (b)
Н2 + 0,5О2 = Н2О -Н2 (c)
Н2 + S + 2О2 = Н2S04 -Н3 (d)
Bunda: H1H2, H3 - SO3, H2O, H2SO4 larning hosil bo`lish issiqliklari. Agar (d) tenglamadan (b-c) ni olib tashlasak, (a) tenglama chiqadi, demak:
H = H3-H1 + H2, ya`ni H =+ΣHh.b.. Yuqorida keltirilganlardan kimyoviy reaksiyalarning issiqlik effekti mahsulotlar hosil bo`lish issiqliklari yig`indisidan dastlabki moddalarning hosil bo`lish issiqliklari yig`indisini ayirib tashlanganiga teng degan hulosa kelib chiqadi, ya`ni:
Н=ΣnНмаh.- ΣpНdаst.моddа
bunda: п, р - mahsulot va dastlabki moddalarning stexiometrik koeffisientlari.
Do'stlaringiz bilan baham: |