78. Математична модель хімічних перетворень

Тепловим ефектом реакції називають кількість теплоти, що виділяється або

поглинається в реакції при сталому тиску або об'ємі, причому продукти реакції мають таку жтемпературу, що й вихідні речовини, і відсутні інші види робіт, крім роботи проти силзовнішнього тиску. Якщо реакція ендотермічна, то знак теплового ефекту додатний, аекзотермічна - від'ємним.

Закон Гесса: тепловий ефект хімічної реакції не залежить від шляху реакції, тобто від проміжних стадій, а визначається лише початковим і кінцевім станами системи. Рівняння є математичними виразами закону Гесса.

Q_V= ΔU (зміна внутрішньої енергії) Q_p = H₂ - H₁ = ΔH (зміна ентальпії)

Для охарактеризування процесів, що відбуваються в закритих системах, введено термодинамічні функції стану: ізобарно-ізотермічний потенціал (вільна енергія Гіббса) G - критерій напрямку процесу при сталих Т і р; та ізохорно-ізотермічний потенціал (вільна енергія Гельмгольца) F - критерій напрямку процесу при сталих Т і V.

Хімічної рівновага – стан системи, коли швидкості прямої і зворотної реакцій однакові, а концентрації реагентів та продуктів реакції, які при цьому називають рівноважними, не змінюються. Хімічна рівновага є найбільш стійким станом хімічної системи, до якого вона прагне самодовільно. Хімічна рівновага – динамічна, вона характеризу- 83 ється сталістю рівноважних концентрацій (чи парціальних тисків) всіх учасників реакції при сталості зовнішніх умов і мінімальному значенні енергії Гіббса чи енергії Гельмгольца. Кількісною характеристикою стану рівноваги є константа рівноваги – величина, що дорівнює відношенню добутку концентрацій продуктів реакції, узятих у ступенях, що дорівнюють їх стехіометричним коефіцієнтам, до добутку концентрацій регентів у ступенях, рівних їх стехіометричним коефіцієнтам.

Хімічна рівновага носить динамічний характер і під час змін умов, за яких перебігає реакція, зміщується. Зміщення рівноваги відбувається за принципом Ле-Шательє: «Якщо на систему, що знаходиться в рівновазі чиниться зовнішня дія, то рівновага зміщується у бік тієї з двох протилежних реакцій, яка послаблює цю дію».

Характерною ознакою хімічних перетворень є зміна внутріш­ньої енергії реагуючих речовин і енергії системи в цілому. Під час хімічних реакцій відбувається перебудова електронних структур атомів, іонів і молекул, яка призводить до виділення або поглинання теплоти, світла, електричного струму та інших форм енергії.

Енергія кристалічної решітки, дорівнює роботі, яку необхідно витратити, щоб розділити і відокремити один від одного частини, що утворюють кристалічну решітку . 

Змінення ентальпії ΔН системи внаслідок взаємодії речовин за умов постійного тиску називається тепловий ефект хімічної реакції. Теплові ефекти залежать від агрегатного стану речовин і умов, за яких відбувається реакція. Саме тому в термохімічних рівняннях зазначають агрегатний стан речовин; якщо це спеціально не зазначено, то теплові ефекти вказані для стандартних умов. Якщо речовина існує в кіль­кох алотропних видозмінах, то за нуль приймають теплоту утво­рення модифікації, стійкої за стандартних умов (графіт, білий фос­фор, ромбічна сірка тощо). Для інших модифікацій простих речовин теплоти утворення відрізняються від нуля і мають назву теплот поліморфних перетворень.

Теплота реакції — кількість теплоти, виділена або поглинена системою при протіканні в ній хімічної або фазової (фазового перетворення) реакцій, за умови відсутності якої-небудь іншої роботи, крім роботи розширення.