- NHIỆT HÓA HỌC VÀ HIỆU ỨNG NHIỆT. - CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC. - KHÁI NIỆM VỀ NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC VÀ NHIỆT HÓA HỌC. - Nhiệt động học là sự nghiên cứu về sự chuyển biến tương hổ giữa các dạng năng lượng khác nhau và nó dựa trên cơ sở hai nguyên lý:. - Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi mà nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác.. - Aùp dụng vào nhiệt động hóa học. - Nhiệt động hóa học (Chemical Thermodynamics) nghiên cứu các quy luật về sự chuyển biến tương hổ giữa hóa năng và các dạng năng lượng khác, về hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học, về điều kiện bền vững của các hệ và các quy luật thay đổi của các quá trình hóa học.. - Nhiệt động hóa học mô tả liên hệ giữa năng lượng hoá học cuả một phản ứng đến tác chất và sản phẩm (biểu diễn khả năng xảy ra của một phản ứng).. - Nhiệt hóa học chỉ nghiên cứu về hiệu ứng nhiệt, là lượng nhiệt phát ra hay thu vào trong các quá trình hóa học.. - Đơn vị năng lượng theo hệ SI là joule, J.. - Không trao đổi chất mà có khả năng trao đổi năng lượng với môi trường bên ngoài.. - Có khả năng trao đổi chất, nhiệt, năng lượng với môi trường bên ngoài.. - Là hệ có các thông số trạng thái xác định ở một điều kiện nào đó.. - Thông số và hàm số trạng thái. - Thông số trạng thái là các dữ kiện: p, m, v…. - Phương trình trạng thái: Dùng biểu diễn tương quan tập hợp trạng thái của hệ ở một điều kiện xác định.. - Ví dụ: pv = nRT. - Các hàm số trạng thái chỉ phụ thuộc quá trình đầu và cuối, không phụ thuộc đường đi.. - Các hàm trạng thái: Nội năng (U), Enthalpy (H), Entropy (S), năng lượng tự do Gibbs (G) (có thể coi T, p cũng là hàm trạng thái). - Nhiệt (q) và công (w) không phải là hàm trạng thái.. - Các quá trình. - Khi hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, tức là hệ thực hiện một quá trình.. - Quá trình thuận nghịch (TN): Xảy ra theo hai chiều ngược nhau và tương đối chậm, quá trình đạt đến cân bằng động.. - Quá trình bất TN: Là quá trình chỉ xảy ra theo một chiều, không diễn ra theo chiều ngược lại.. - Quá trình đẳng tích (Isochoric process, V = const). - Quá trình đẳng áp (Isobaric process, p = const). - Quá trình đẳng nhiệt (Isothermal process, T= const). - E = Năng lượng trao đổi.. - A’: công hữu ích (công điện trường, từ trường, hóa học…). - Ví dụ. - Nội năng (U), enthalpy H và hiệu ứng nhiệt H. - Là năng lượng có sẵn, ẩn bên trong hệ, gồm năng lượng chuyển động tịnh tiến, quay, dao động… của nguyên tử, phân tử, ion.... - (Năng lượng hệ. - Ở điều kiện đẳng tích (V = const, V=0). - Hay ở điều kiện đẳng tích, nhiệt cung cấp cho hệ chỉ dùng để tăng nội năng của hệ, Q V gọi là hiệu ứng nhiệt đẳng tích.. - Ở điều kiện đẳng áp (p = const). - Đặt H = U + pV, enthalpy, là hàm số trạng thái.. - Hiệu ứng nhiệt ở điều kiện đẳng áp chính là sự biến đổi enthalpy, hay gọi tắt là Hiệu ứng nhiệt.. - Phản ứng tự xảy ra khi H <. - Phản ứng không tự xảy ra khi H >. - VD1: Ở 1 amt và 25 0 C, có phản ứng:. - Xác định U, biết H = -58.1 kcal/mol?. - U kcal/mol). - MỘT SỐ VÍ DỤ. - VD2: Ở 1 amt và 25 0 C, có phản ứng:. - 31.4 kcal/mol?. - PHƯƠNG TRÌNH NHIỆT HÓA HỌC. - Là phương trình phản ứng hóa học có ghi kèm trạng thái pha của tác chất, sản phẩm.. - Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng tỷ lệ thuận với lượng chất tham gia phản ứng.. - Ví dụ:. - Nhiệt tạo thành. - Là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành một mol chất từ các đơn chất ở trạng thái tự do bền vững (ở điều kiện chuẩn gọi là nhiệt tạo thành tiêu chuẩn).. - Nhiệt tạo thành của các đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn bằng 0.. - Ví dụ: Ở điều kiện chuẩn.. - -22.06 kcal/mol. - H 0 phản ứng [NH 3 (k. - -11 kcal/mol. - Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn (298K) của một số chất. - Nhiệt đốt cháy. - Là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy bằng oxy 1 mol chất hữu cơ để tạo thành CO 2 (k), nước lỏng và một số sản phẩm khác.. - H 0 phản ứng =-372.82 kcal cũng chính là nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn của C 2 H 6 (k).. - Nhiệt chuyển trạng thái. - Là hiệu ứng nhiệt chuyển 1 mol chất từ trạng thái này sang trạng thái khác.. - Là hiệu ứng nhiệt cần thiết để hòa tan 1 mol chất thành dung dịch trong một thể tích dung môi rất lớn (đủ lớn). - Quá trình hòa tan có thể tách 3 giai đoạn:. - Ví dụ phá vỡ mạng tinh thể của muối khi hoà tan vào nước.. - Tạo thành liên kết dung môi – chất tan trong dung dịch (toả nhiệt).. - Phụ thuôc độ lớn của các giai đoạn mà tổng cộng quá trình hòa tan tỏa nhiệt (muối ăn trong nước) hay thu nhiệt (NH 4 Cl. - Chất H 0 kcal/mol (trong nước). - NH 4 Cl + 6.140. - OH - .nH 2 O (dd) H kcal/mol. - Cl - .nH 2 O (dd) H 0 = +6.14 kcal/mol. - Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của các chất đầu và sản phẩm cuối chứ không phụ thuộc vào đường đi của quá trình, nghĩa là không phụ thuộc vào số và đặc điểm của các giai đoạn trung gian.. - Các ví dụ. - Sản phẩm phản ứng Chất. - phản ứng. - Lượng nhiệt hấp thu khi một chất phân hủy thành các nguyên tố bằng lượng nhiệt phát ra khi tạo thành hợp chất đó từ các nguyên tố.. - Tính hiệu ứng nhiệt dựa vào nhiệt tạo thành. - Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm phản ứng trừ tổng nhiệt tạo thành của các chất ban đầu.. - VD: Phản ứng. - Tính hiệu ứng nhiệt dựa vào nhiệt đốt cháy. - Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy của các chất đầu trừ tổng nhiệt đốt cháy của các sản phẩm.. - Ứng dụng để tính năng lượng mạng tinh thể.. - Dùng chu trình Born-Haber để tính năng lượng mạng tinh thể NaCl cho một mol.. - Biết: Nhiệt thăng hoa của Na, nhiệt phân ly của Cl 2 , năng lượng ion hóa của Na(k), ái lực của Cl(k) và nhiệt tạo thành của NaCl(r).. - Tính năng lượng liên kết HCl, H lk [HCl]. - Biết: Nhiệt phân ly của H 2 , Cl 2 và nhiệt tạo thành của HCl(k), H tt [HCl]. - SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ ĐẾN HIỆU ỨNG NHIỆT. - Nhiệt dung (C): Là nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của một mol chất lên 1K (hay 1 0 C). - Đơn vị của nhiệt dung : cal(J)/mol.độ. - H 1 : Hiệu ứng nhiệt ở nhiệt độ T 1. - H 2 : Hiệu ứng nhiệt ở nhiệt độ T 2. - Ví dụ: Xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng sau ở 398K:. - Cho H 0 298 của phản ứng là -67.64 kcal/mol. - Nhiệt dung phân tử đẳng áp của CO, O 2 và CO 2 lần lượt là và 8.06 cal/mol.độ.. - C p cal/mol.độ. - H kcal/mol
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt