Изучение основных закономерностей протекания химических реакций (165804)

Посмотреть архив целиком

Министерство образования и науки Украины











Реферат

по теме

"Изучение основных закономерностей протекания химических реакций"















Донецк 2008 г.


Содержание


Введение

Превращения энергии при химических реакциях

Термохимия

Различные виды теплоты

Термохимические расчеты

Скорость химической реакции

Гетерогенные и гомогенные системы

Скорость гетерогенной и гомогенной реакции

Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ

Зависимость скорости реакции от температуры и от природы реагирующих веществ

Список используемой литературы



Введение


Химические реакции это всем знакомое явление в области химии и физики. Ученные химики и физики рассмотрев огромное количество различных химических реакций (реакций соединения, распада, обмена и другие) смогли подробнее изучить сущность протекания химических реакций, в нормальных условиях или же под влиянием различных факторов. Во время реакций когда изменяется структура веществ (простых и сложных) и происходит их изменения (соединение одного и другого, замена одного или нескольких атомов вступающих в химическую реакцию веществ, разложение одного сложного вещества на более простое) можно наблюдать различные явления зависящие от того какие именно вещества вступают в реакцию, например выделение тепла, поглощение энергии и то много другое, что будет описано в данном реферате. Стоит добавить, что также необходимо учесть условия протекания реакции, поскольку внешние факторы тоже могут повлиять ход реакции.



Превращения энергии при химических реакциях


Химические реакции протекают с выделением или с поглощением энергии. Обычно эта энергия выделяется или поглощается в виде теплоты. Так, горение, соединение металлов с серой или с хлором, нейтрализация кислот щелочами сопровождаются выделением значительных количеств теплоты. При этом такие реакции, как разложение карбоната кальция, образование оксида азота(II) из азота и кислорода, требуют для своего, протекания непрерывного притока теплоты извне и тотчас же приостанавливаются, если нагревание прекращается. Ясно, что эти реакции протекают с поглощением теплоты.

Выделение теплоты при взаимодействии различных веществ заставляет признать, что эти вещества еще до реакции в скрытой форме обладали определенной энергией. Такая форма энергии, скрытая в веществах и освобождающаяся при химических, а также при некоторых физических процессах (например, при конденсации пара в жидкость или при кристаллизации жидкости), и называется внутренней энергией вещества.

При химических превращениях освобождается часть содержащейся в веществах энергии. Измеряя количество теплоты, выделяющееся при реакции, (так называемый тепловой эффект реакции), мы можем судить об изменении этого запаса.

При некоторых реакциях наблюдается выделение или поглощение лучистой энергии. Обычно в тех случаях, когда при реакции выделяется свет, внутренняя энергия превращается в излучение не непосредственно, а через теплоту. Например, появление света при горении угля является следствием того, что за счет выделяющейся при реакции теплоты уголь раскаляется и начинает светиться. Но известны процессы, в ходе которых внутренняя энергия превращается в лучистую непосредственно. Эти процессы носят название холодного свечения или люминесценции.

Большое значение имеют процессы взаимного превращения внутренней и электрической энергии. При реакциях, протекающих со взрывом, внутренняя энергия превращается в механическую — частью непосредственно, частью переходя сперва в теплоту.

Итак, при химических реакциях происходит взаимное превращение внутренней энергии веществ, с одной стороны, и тепловой, лучистой, электрической или механической энергии, с другой. Реакции, протекающие с выделением энергии, называют экзотермическими, а реакции, при которых энергия поглощается, — эндотермическими.


Термохимия


Энергетические изменения, сопровождающие протекание химических реакций, имеют большое практическое значение. Иногда они даже важнее, чем происходящее при данной реакции образование новых веществ. В качестве примера достаточно вспомнить реакции горения топлива. Поэтому тепловые эффекты реакций уже давно тщательно изучаются. Раздел химии, посвященный количественному изучению тепловых эффектов реакций, получил название термохимии.

В конце XVIII века было установлено, что если при образовании какого-либо соединения выделяется (или поглощается) некоторое количество теплоты, то при разложении этого соединения в тех же условиях такое же количество теплоты поглощается (ила выделяется). Это положение вытекает из закона сохранения энергии; из него следует, что чем больше теплоты выделяется при образовании того или иного соединения, тем больше энергии надо затратить на его разложение. Поэтому вещества, при образовании которых выделяется большое количество теплоты, весьма прочны и трудно разлагаются.

Результаты термохимических измерений — тепловые эффекты реакций — принято относить к одному молю образующегося вещества. Количество теплоты, которое выделяется при образовании одного моля соединения - из простых веществ, называется теплотой образования данного соединения. Например, выражение "теплота образования жидкой воды равна 285,8 кДж/моль" означает, что при образовании 18 г жидкой воды из 2 г водорода и 16 г кислорода выделяется 285,8 кДж.


Различные виды теплоты


Если элемент может существовать в виде нескольких простых веществ, то при расчете теплоты, образования этот элемент берется в виде того простого вещества, которое при данных условиях наиболее устойчиво. Теплоты образования наиболее устойчивых при данных условиях простых веществ принимаются равными нулю. Теплоты же образования менее устойчивых простых веществ равны теплотам их образования из устойчивых. Например, при обычных условиях наиболее устойчивой формой кислорода является молекулярный кислород О, теплота образования Которого считается равной нулю. Теплота же образования озона О3 равна — 142 кДж/моль, поскольку при образовании из молекулярного кислорода одного моля озона поглощается 142 кДж.

Тепловые эффекты можно включать в уравнения реакций. Химические уравнения, в которых указано количество выделяющейся или поглощаемой теплоты, называются термохимическими уравнениями. Величина теплового эффекта указывается обычно в правой части уравнения со знаком плюс в случае экзотермической реакции и со знаком минус в случае эндотермической реакции.

Важнейшей характеристикой веществ, применяемых в качестве топлива, является их теплота сгорания. Эту величину также принято относить к одному молю вещества.

Величина теплового эффекта зависит от природы исходных веществ и продуктов реакции, их агрегатного состояния и температуры. Для удобства сравнения различных реакций по величинам их тепловых эффектов последние обычно указывают для случая, когда температура исходных веществ и продуктов реакции равна 25 °С. При этом также подразумевается, что участвующие в реакции вещества находятся в том агрегатном состоянии, которое устойчиво при этой, так называемой стандартной температуре. Если, однако, представляет интерес теплота образования вещества, находящегося в другом агрегатном состоянии, чем то, в котором оно устойчиво при 25 °С, то это состояние указывается в уравнении реакции.


Термохимические расчеты


Основной принцип, на котором основываются все термохимические расчеты, установлен в 1840 году, русским химиком академиком Г.И. Гессом. Этот принцип, известный под названием закона Гесса и являющийся частным случаем закона сохранения энергии, можно сформулировать так:

"Тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния веществ и не зависит от промежуточных стадий процесса".

Рассмотрим пример, поясняющий закон Гесса. Раствор сульфата натрия можно приготовить из растворов серной кислоты и гидроксида натрия двумя способами:

  • Смешать раствор, содержащий два моля NaOH, с раствором, содержащим один моль H2SO4.

  • Смешать раствор, содержащий один моль NaOH, с раствором, содержащим один моль H2SO4, и к полученному раствору кислой соли (NaHSO4) добавить раствор, содержащий еще один моль NaOH.

Термохимические уравнения этих реакций выглядят следующим образом:

  • первый способ:



2NаОН(водн.) + H2SO4 = Na2SO4 + 2 Н2О + 131,4 кДж


  • второй способ:


NaOH(водн.) + H2SO4 = NaHSO4(водн.) + 2О + 61,7 кДж

NaOH(водн.) + NaHSO4(водн.) = Na2SO4(BOAH.) + Н2О + 69,7 кДж


Символ (водн.) означает, что вещество взято в виде водного раствора.

Согласно закону Гесса, тепловой эффект в обоих случаях должен быть одним и тем же. Действительно, складывая тепловые эффекты, отвечающие двум стадиям второго способа, получаем тот же суммарный тепловой эффект, который наблюдается при первом способе проведения процесса: 61,7 + 69,7 = 131,4 кДж.


Скорость химической реакции


Все химические реакции протекают с различными скоростями. Некоторые из них полностью заканчиваются за малые доли секунды, другие осуществляются за минуты, часы, дни, также известны реакции, требующие для своего протекания несколько лет, десятилетий и еще более длительных отрезков времени. Кроме того, одна и та же реакция может в одних условиях, например, при повышенных температурах, протекать быстро, а в других, — например, при охлаждении — медленно, при этом различие в скорости одной и той же реакции может быть очень большим.


Случайные файлы

Файл
64422.rtf
33653.rtf
63775.rtf
2218.rtf
34374.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.