МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ По выполнению лабораторно-практических занятий по дисциплине «Физическая химия»

Б) Процесс растворения твердых веществ в воде зависит от типа кристаллической решетки последних. Как правило, растворение ионных кристаллов связано с двумя противоположными эффектами: положительной величиной энергии гидратации ионов и отрицательной – разрушения кристаллической решетки. У молекулярных кристаллов первая составляющая практически отсутствует. При сливании разбавленных растворов солей сильных электролитов теплового эффекта не наблюдается. Если же при этом образуется осадок, наблюдается тепловой эффект осаждения.

Интегральная теплота растворения – это количество теплоты, поглощающееся или выделяющееся при растворении 1 моль вещества в очень большом (300 моль/ моль вещества) количестве растворителя.

Пример расчетной задачи:

Вычислить интегральную теплоту растворения хлорида аммония, если при растворении 1,473 г соли в 528,5 г воды температура понизилась на 0,174оС. Массовая теплоемкость раствора 4,109 Дж/г. К. Теплоемкость калориметра 181,4 Дж/ г. К

Решение: Интегральную теплоту растворения можно рассчитать по формуле:

Q = (C калорим. + С р-ра. m)× ΔТ/n,

Где С - теплоемкость, n - количество растворенного вещества: n = m/M

m (р-ра) = 528,5 +1,473 = 530 г,

ΔТ = -0,174 оС,

Q = (4,109 × 530 + 181,4 )×(-0,174 )×53,5/ 1,473×1000 = -15,11 кДж/моль Из курса химической термодинамики известно, что мерой теплового эффекта химического процесса при изобарном процессе (постоянство давления в системе) является термодинамическая функция состояния – энтальпия

ΔН = Нкон. – Ннач. Тепловой эффект при этом равен по абсолютной величине энтальпии, но противоположен ей по знаку. Экзотермический процесс, сопровождающийся выделением тепла, соответствует –ΔН, а эндотермический, сопровождающийся поглощением тепла, соответствует +ΔН. Таким образом, в рассмотренной выше задаче процесс растворения хлорида аммония – эндотермический, ΔН = 15,11 кДж/моль.

2.2. Тепловой эффект химической реакции

Изменения энтальпии, происходящие при химической реакции или фазовом превращении, могут варьировать в зависимости от температуры, давления и физического состояния веществ, участвующих в рассматриваемом процессе. Поэтому принято характеризовать каждый конкретный процесс стандартным изменением молярной энтальпии, или короче – Стандартной молярной энтальпией Δ Hmo (298 К).

Стандартная молярная энтальпия реакции (тепловой эффект) – это изменение энтальпии при стандартных условиях в расчете на моль реакции, т. е. в соответствии с тем, как она описывается стехиометрическим уравнением.

В качестве стандартных условий принимаются температура 298 К и давление одна атмосфера. После формулы каждого вещества, участвующего в реакции, следует в скобках указывать его агрегатное состояние

Стандартная молярная энтальпия образования ΔНоM,298 – изменение энтальпии при образовании одного моля этого соединения из входящих в него элементов в их стандартных состояниях. Величина теплоты образования зависит от химической природы вещества, аллотропной формы, агрегатного состояния, среды, где протекает реакция.

Пример: 6С (кр.) + 3Н2(г.) = С6Н6 (ж.); ΔНоM,298 = 49,04 кДж.

2.3. Стандартная молярная энтальпия нейтрализации