WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаТехнічні науки → Номенклатура речовин і стехіометрія - Реферат

Номенклатура речовин і стехіометрія - Реферат

звідки ;

звідки

Перевіримо правильність розрахунку: .

Об'єм газу бажаного компонента реакції, коли відомою є його маса, визначаємо, виходячи із закону Авогадро: об'єм одного моля газу за нормальних умов (Сі 1 аt) дорівнює добутку відношення його маси до молярної маси (що дорівнює кількості речовини в молях) на об'єм одного моля .

У нашому прикладі об'єми і становитимуть відповідно:

;

Якщо наші розрахунки справедливі, то сума об'ємів азоту й водню має бути вдвічі більшою ніж об'єм аміаку, оскільки за стехіометричною реакцією чотири молі реагуючих речовин ( і ) утворюють тільки два молі продукту .

Але спочатку треба визначити об'єм 1t аміаку:

.

Перевіримо відповідність розрахунків об'ємів стехіометричним:

(у 2 рази).

Це і підтверджує правильність розрахунку.

Корисно взяти до уваги й використати для розрахунків об'єму реагуючих речовин іще один висновок із закону Авогадро: об'єми реагуючих газів і газу продукту відносяться між собою як їхні стехіометричні коефіцієнти. Отже, знаючи будь-який об'єм газу реакції, можна одразу розрахувати інші. Наприклад, об'єм витраченого водню становить 1971 m3, звідси об'єм аміаку становитиме

.

Різниця із вищенаведеним розрахунком несуттєва — , тобто цей метод забезпечує точність до другого знака після коми.

Аналогічними схемами розрахунків ми користуватимемось у наступних розділах.

Термохімічні закони стехіометрії

Термохімічні закони (або закони термохімії) є однією з форм виявлення фундаментального закону природи — закону збереження і перетворення енергії.

Відомо, що за перетворення речовин у природі, лабораторії чи у виробничих процесах обов'язково має місце виділення або поглинання тепла. Процеси перетворення речовини з виділенням тепла (екзотермічні процеси) відбуваються від свого початку й до кінця довільно, наприклад, процеси окиснення (горіння) органічних сполук, нейтралізація кислот лугами, корозія металів та ін.). Деякі з таких процесів, щоправда, потребують підведення ззовні певної кількості енергії, щоб розпочався довільний екзотермічний процес, наприклад, запалювання деревини чи вугілля, проте кількість виділеної в процесі їхнього горіння енергії набагато перевищує кількість підведеної енергії. Інші реакції, навпаки, потребують безперервного підведення зовнішньої енергії, щоб реакція не припинялась (ендотермічні процеси). Прикладом такої реакції може бути розкладання триоксокарбонату кальцію (СаСО3) на оксид кальцію і діоксид вуглецю.

З огляду на закон збереження енергії виникає питання щодо джерела енергії екзотермічних процесів перетворення речовини і щодо причин поглинання (перетворення) енергії в ендотермічних процесах.

Виділення теплоти за взаємодії різних речовин дає підставу визнати, що ці речовини ще до реакції мали певну енергію в прихованій формі. Така форма енергії, яку приховано в речовині і яка вивільняється під час хімічних, а також деяких фізичних процесів (наприклад конденсації пари або кристалізації рідини), називається внутрішньою енергією речовини.

Докладніше це явище обговорюватимемо, вивчаючи термодинаміку хімічних реакцій.

Розділ науки, котрий вивчає теплові ефекти перетворення речовини (у хімічних реакціях), має назву термохімія.

Результати термохімічних вимірювань — теплові ефекти реакцій — прийнято відносити до одного моля речовини, що утворюється. Кількість теплоти, яка виділяється або поглинається під час утворення одного моля сполуки з простих речовин, називається молярною теплотою утворення даної сполуки. Наприклад, вираз "теплота утворення води дорівнює 285,8 kJ/mol" означає, що в процесі утворення 18 g рідкої води з 2 g водню і 16 gкисню виділяється 285,8 kJ.

Якщо елемент може існувати у вигляді кількох простих речовин, то, розраховуючи теплоту утворення, цей елемент беруть у вигляді тієї простої речовини, яка за певних умов найстійкіша. Прийнято вважати, що теплоти утворення найстійкіших за певних умов простих речовин дорівнюють нулю. Теплоти ж утворення менш стійких простих речовин дорівнюють теплотам утворення їх зі стійких. Наприклад, за звичайних умов найстійкішою формою кисню є молекулярний кисень О2, теплота утворення якого дорівнює нулю. Теплота ж утворення озону О3 дорівнює 142 kJ/mol, оскільки в процесі утворення з молекулярного кисню одного моля озону поглинається 142 kJ.

Теплові ефекти можна включати в рівняння реакцій. Хімічні рівняння, у яких зазначено кількість теплоти, що виділяється або поглинається, називаються термохімічними рівняннями. Так, теплота утворення водяної пари дорівнює 241,8 kJ/mol; відповідне термохімічне рівняння має вигляд:

.

Зрозуміло, що різниця між теплотою утворення рідкої води(285,8 kJ/mol) і водяної пари (241,8 kJ/mol) є теплотою випаровування води за 25С, віднесеною до одного моля.

Теплота утворення оксиду азоту (ІІ) від'ємна і дорівнює –90,25 kJ/mol. Відповідне термохімічне рівняння має вигляд:

або .

Розглянемо два основні закони термохімії, які відображають закон збереження енергії і відіграють важливу роль у розрахунках теплових балансів природничих і технологічних процесів.

Перший закон термохімії стверджує, що тепловий ефект прямої реакції дорівнює за абсолютним значенням тепловому ефекту зворотної реакції, але є протилежним за знаком.

Другий закон термохімії (закон Гесса) відповідно до викладених раніше визначень можна сформулювати так:

Тепловий ефект низки послідовних перетворень речовин не залежить від продуктів проміжних стадій, а лише від енергетичного стану вихідних реагентів і кінцевих продуктів.

За законом Гесса сформульовано правило: тепловий ефект реакції дорівнює різниці між сумою теплот утворення продуктів реакції і сумою теплот утворення вихідних реагентів. При цьому слід ураховувати стехіометричні коефіцієнти реакції та знак теплового ефекту і пам'ятати, що теплоту утворення простих речовин узято за нульову.

Наприклад, у реакції відновлення заліза з оксиду (Fe2O3 + 3 CO == 2 Fe + 3 CO2) тепловий ефект Q становитиме:

Закон Гесса дає змогу визначити тепловий ефект перетворень кристалічної будови речовини, коли його безпосередньо не можна виміряти, наприклад, за перекристалізації (алотропного перетворення) вуглецю із алмазу в графіт:

.

Для визначення Q треба порівняти теплові ефекти реакцій згоряння алмазу і графіту:

;

;

.

Якщо середовище отримує енергію (екзотермічна реакція), то тепловий ефект позначаємо знаком "+", і, навпаки, якщо енергія з навколишнього середовища поглинається, то тепловий ефект позначаємо знаком "–". Але в термодинаміці, яку ми будемо розглядати пізніше, тепловий ефект (ентальпія ) позначається за екзотермічних реакцій знаком "–" (), а за ендотермічних, навпаки, знаком "+" (). Наприклад, ендотермічна реакція водяної пари і коксу може бути виражена двома рівнозначними записами:

;

.

Структурно-логічні схеми й висновкидля повторення розділу 1.2.4

І. Класифікація і принципи побудови.

*

ІІ. Номенклатури речовин (тривіальна і системні).

ІІІ. Побудова назв неорганічних речовин за IUPAC.

IV. Побудова назв органічних речовин

Загальні висновки до розділу 1.2.4

1. Нині щорічно реєструється близько півмільйона нових хімічних речовин з різними, у тім числі високотоксичними, властивостями. Для їх раціонального і безпечного використання необхідна точна система найменувань, яка б однозначно вказувала на їхній хімічний склад.

2. Класифікацію речовин і розробку системи їхніх назв, тобто номенклатуру, постійно здійснює Міжнародний союз теоретичної і прикладної хімії IUPAC (ІЮПАК).

3. Нині найбільш поширені дві близькі за змістом номенклатури IUPAC і ASE. Останню розроблено Асоціацією наукової освіти. Обидві системи уможливлюють за формулою однозначно назвати речовину, і навпаки — за назвою написати її хімічну формулу.

4. Стехіометрія — основа кількісного визначення речовини в процесах її утворення й розкладу як у живих організмах, так і у виробничих процесах. Стехіометричні методи й розрахунки базуються на законах збереження матерії і енергії.

5. Знання номенклатури речовин і стехіометрії необхідні для розуміння й аналізу як процесів у навколишньому природному середовищі, так і технологічних процесів економіки, а також їхнього взаємовпливу.

Література

  1. Колотило Д. М. К 61 Екологія і економіка: Навч. посібник. — К.: КНЕУ, 1999.

* R — радикал Сn Hm (див. словник).

Loading...

 
 

Цікаве