> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Термохимические обозначения

Термохимические обозначения

Термохимические обозначения. Выше мы видели как Ю. Томсен предложил выражать результаты термохимических исследовании. В. Оствальд предложил дли этой цели другие обозначении. Количество тепла, выделяющегося при образовании какого-либо химического соединения, показывает, насколько меньше запас потенциальной химической энергии (по Ю. Томсену, термодинамический эквивалент) сложного тела (выраженный в тепловых единицах), сравнительно с запасом ее в элементах. Мы не можем знать всего запаса химической энергии, находящегося в элементах, то есть нам неизвестно, какое бы количество тепла мы получили, если бы всю химическую энергию данного элемента превратили в теплоту. Мы можем измерить только изменение запаса эпергип при образовании сложного тела.

Большинство сложных тел образуется из элементов с выделением тепла: в них запас химической энергии мепыпе, чем в элементах. Реакции, при которых они образуются, называются экзотермическими. Но существуют сложные тела,—например, закись азота, циан,—при образовании которых тепло поглощается. При реакции их образования, теплота превращается в химическую энергию, и такие сложные тела обладают бблыиим запасом энергии, чем элементы, их составляющие. Реакции, при которых поглощается тепло, называются эндотермическими.

Результаты термохимических исследовании можно выразить уравнениями, аналогичными тем. какими выражаются химические реакции. Можно условиться выражать химическим знаком элемента не только его атомный вес, но и запас химической энергии, заключающийся в 1 грамм-атоме элемента. Химическая же формула соединения будет обозначать не только его состав, но и запас энергии в 1-ой грамм-молекуле. Наир., уравнение Hs + О - Hs О + К. показывает, что в 2,01(5 гр. водорода и 1В гр. кислорода содержится количество химической энергии более, чем в 18,016 гр. воды на количество, эквивалентное 69 бол. калориям (К.).

Уравнение РЬ 4- 2J=РЬ -f- 39,8 К. означает, что 206,9 гр. свинца и 253,8 гр. иода образуют 460,7 гр. йодистого овннпа, причем выделяется 39,8 К., или же, что запас химической энергии в 206,9 гр. свинца и 253,8 гр. иода превышает запас энергии в 4(50,7 гр. йодистого свинца на количество, эквивалентное 39,8 К. Эти уравнения количеств энергии позволяют производить с ними те же операции, какие производятся с алгебраическими уравнениями. Так, уравнение Hg -j- О — Н<;0=21,5 К. показывает, что разность между количествами химической энергии в свободных ртути и кислороде и в окиси ртути эквивалентна21,5 К.

Уравнение HgO=Hg 4 О — 21,5 К. показывает, что при разложении окиси ртути (216 гр.) нартуть (200rp.i и кислород(16 rp.i поглощается 21,5 К. Основываясь на законе Гесса, можно, о помощью подобного рода уравнений, легко вычислить тепло, выделяющееся при таких реакциях, которые недоступны непосредственному калориметрическому определению.

1-й пример. Теплота образования окиси углерода из угля (аморфного) и кислорода вычисляется на основании теплоты образования углекислоты из угля и кислорода и теплоты сгорания окиси углерода:

С 4- О=СО 4- 97,65 К.

СО 4- О=СО, 4- 68,30 К.

Вычитая второе уравнение из первого, получаем:

О 4- О — СО=29,35 К., или С 4- О=СО 4- 29,35 К.,

Т.-е. при образовании окиси углерода из аморфного углерода и кислорода выделяется 29,35 К.

/i-ой пример. Прямое определение количества тепла, выделяющегося при переходе аморфного угля в алмаз и графит, невозможно; основываясь же на том, что:

С аморф. 4- О,=СО, 4- 97.650 м. кал.

С граф. 4- О,=СО, 4- 94.810 „ „

С алм. 4- О,=СО, 4- 94.310 „

получаем:

С аморф.=С граф. 42.840 м. кал.

С алм.=С аморф. 4- 3.340 „ »

С граф.=С алм. 4- 500 „ „

III-ий пример. Теплота образования органических соединений вычисляется на основании

Теплоты их горения; наир., теплота горения метана, по Бертло, равна 218,5 К.; отсюда:

СН« 4- 20=С02 -f 2ЩО -f 213,5 К. C-f0,=C02-f-97 К.

2 (Н2 4- О) — 2Н,0 + 2Х59 К.

Вычитая из первого уравнения второе и третье, получаем:

СИ, — (С 4- 2Н>=213,5 К. — (97 + 138) К. =

= — 21,5 К., откуда С -f- 2Н4 =г СН« + 21,5К.,

Т.-е. теплота образования грамм-молекулы метана из аморфн. угля и водорода равна 21,5 К.

Методы термохимических измерений см. калориметрия.

Зависимость теплоты реакций от температуры может быть выведена на основании закона сохранения энергии. Пусть Q0 обозначает тепловой эффект какой-либо реакции при температуре /0, a Qi то же при Хс0 — сумма молекулярных теплоемкостей исходных тел, Ici — то же продуктов реакции. Представим следующий круговой процесс, при коем система, претерпев ряд изменений, возвращается к начальному состоянию, так что сумма всех тепловых (выделенных и поглощенных) эффектов будет равна нулю: (1) реакция совершается при /0, причем выделяется Q0: (2) продукты реакции нагреваются от /в до при этом поглощается тепло, равное (/t — /в) Lcx: (8) при tx реакция идет в обратном направлении, причем поглощается количество тепла Q,; (4) первоначальные тела охлаждаются от tx до /0, причем выделится (/| — t0) Ес0. Принимая выделившиеся количества тепла положительными, а поглощенные — отрицательными, мы можем написать следующее уравнение:

Qo - (U - /о) сх - Qt + (/i - /о) откуда

Qt — Qo _

— /<,

lcx (I),

Т.-е. увеличение теплового эффекта при повышении температуры на один градус равняется разности между теплоемкостью тел реагирующих и таковой продуктов реакции.

Если молекулярные теплоемкости (Ег0 и Eci) будут равны между собой, тепловой эффект не будет изменяться с температурой. При реакциях между твердыми телами, а также жидкими растворами, тепловой эффект изменяется с температурой незначительно, так как Есв и Иг, или равны между собой, или приближаются ДРУГ к другу.