तापीय धारितावह मात्रा है जो किसी पदार्थ में ऊर्जा की मात्रा को दर्शाती है।

एन्थैल्पी को ताप सामग्री भी कहा जाता है। ऊर्जा भंडार जितना अधिक होगा, पदार्थ की एन्थैल्पी उतनी ही अधिक होगी।

प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव (स्थिर दबाव पर) एन्थैल्पी (ΔH) में परिवर्तन के बराबर है:

एक ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रिया के लिए Q > 0, ΔН< 0, поскольку относительно реагентов энергия теряется в окружающую среду. И наоборот, для эндотермической реакции Q < 0, ΔН >0-ऊर्जा पर्यावरण से प्राप्त होती है।

गठन की मानक ऊष्मा Q o6p के अनुरूप, गठन की मानक एन्थैल्पी की अवधारणा भी है, जिसे ΔH arr द्वारा दर्शाया जाता है। इसके मान संदर्भ तालिकाओं में दिए गए हैं।

एक ही प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण को विभिन्न तरीकों से लिखा जा सकता है:

मानव शरीर एक अद्वितीय "रासायनिक रिएक्टर" है जिसमें विभिन्न प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रियाएँ होती हैं। टेस्ट ट्यूब, फ्लास्क, औद्योगिक संयंत्र में होने वाली प्रक्रियाओं से उनका मुख्य अंतर यह है कि शरीर में सभी प्रतिक्रियाएं "हल्की" स्थितियों (वायुमंडलीय दबाव, कम तापमान) के तहत आगे बढ़ती हैं, जबकि कुछ हानिकारक उप-उत्पाद बनते हैं।

ऑक्सीजन के साथ कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया मानव शरीर में ऊर्जा का मुख्य स्रोत है, और इसके मुख्य अंतिम उत्पाद कार्बन डाइऑक्साइड CO 2 और पानी H 2 O हैं।

उदाहरण के लिए:

यह जारी ऊर्जा एक बड़ी मात्रा है, और यदि भोजन शरीर में जल्दी और पूरी तरह से ऑक्सीकृत हो जाता है, तो खाए गए चीनी के कुछ टुकड़े शरीर को ज़्यादा गरम कर देंगे। लेकिन जैव रासायनिक प्रक्रियाएं, जिसका कुल थर्मल प्रभाव, हेस कानून के अनुसार, तंत्र पर निर्भर नहीं करता है और एक स्थिर मूल्य है, चरणों में आगे बढ़ता है, जैसे कि समय में फैला हुआ हो। इसलिए, शरीर "जलता नहीं" है, लेकिन आर्थिक रूप से इस ऊर्जा को महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं पर खर्च करता है। लेकिन क्या हमेशा ऐसा ही होता है?

प्रत्येक व्यक्ति को कम से कम मोटे तौर पर कल्पना करनी चाहिए कि भोजन के साथ उसके शरीर में कितनी ऊर्जा प्रवेश करती है और दिन के दौरान कितनी ऊर्जा खर्च होती है।

तर्कसंगत पोषण की मूल बातों में से एक इस प्रकार है: भोजन के साथ आपूर्ति की गई ऊर्जा की मात्रा ऊर्जा की खपत से 5% से अधिक (या कम) नहीं होनी चाहिए, अन्यथा चयापचय गड़बड़ा जाता है, व्यक्ति मोटा हो जाता है या वजन कम हो जाता है।

भोजन की ऊर्जा समतुल्य इसकी कैलोरी सामग्री है, जिसे उत्पाद के प्रति 100 ग्राम किलोकलरीज में व्यक्त किया जाता है (अक्सर पैकेजिंग पर संकेत दिया जाता है, विशेष गाइड और कुकबुक में भी पाया जा सकता है)। और शरीर में ऊर्जा की खपत उम्र, लिंग, श्रम की तीव्रता पर निर्भर करती है।

कम कैलोरी सामग्री वाला सबसे उपयोगी भोजन, लेकिन भोजन में सभी घटकों (प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट, खनिज, विटामिन, ट्रेस तत्व) की उपस्थिति के साथ।

खाद्य उत्पादों का ऊर्जा मूल्य और ईंधन का कैलोरी मान उनके ऑक्सीकरण की ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाओं से जुड़ा होता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं के पीछे प्रेरक शक्ति सबसे कम आंतरिक ऊर्जा वाली स्थिति के लिए सिस्टम की "प्रवृत्ति" है।

एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाएं अनायास शुरू हो जाती हैं, या केवल एक छोटे से "पुश" की आवश्यकता होती है - ऊर्जा की प्रारंभिक आपूर्ति।

और फिर एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के पीछे प्रेरक शक्ति क्या है, जिसके दौरान थर्मल ऊर्जा पर्यावरण से आती है और प्रतिक्रिया उत्पादों में संग्रहीत होती है, जो उनकी आंतरिक ऊर्जा में बदल जाती है? यह किसी भी प्रणाली की सबसे संभावित स्थिति की प्रवृत्ति के कारण होता है, जो अधिकतम अव्यवस्था की विशेषता होती है, इसे एन्ट्रॉपी कहा जाता है। उदाहरण के लिए, हवा बनाने वाले अणु पृथ्वी पर नहीं गिरते हैं, हालांकि प्रत्येक अणु की न्यूनतम संभावित ऊर्जा उसकी निम्नतम स्थिति से मेल खाती है, क्योंकि सबसे संभावित स्थिति की इच्छा अणुओं को अंतरिक्ष में बेतरतीब ढंग से वितरित करने का कारण बनती है।

कल्पना करें कि आपने एक गिलास में विभिन्न मेवे डाले हैं। हिलाने पर उनके स्तरीकरण, सुव्यवस्थितता को प्राप्त करना व्यावहारिक रूप से असंभव है, क्योंकि इस मामले में सिस्टम भी सबसे संभावित स्थिति की ओर अग्रसर होगा जिसमें सिस्टम में अव्यवस्था बढ़ जाती है, इसलिए नट हमेशा मिश्रित रहेंगे। इसके अलावा, हमारे पास जितने अधिक कण होंगे, विकार की संभावना उतनी ही अधिक होगी।

रासायनिक प्रणालियों में उच्चतम क्रम पूर्ण शून्य तापमान पर एक आदर्श क्रिस्टल में होता है। इस मामले में एन्ट्रापी शून्य कहा जाता है। क्रिस्टल में तापमान में वृद्धि के साथ, परमाणुओं (अणुओं, आयनों) के यादृच्छिक दोलन बढ़ने लगते हैं। एन्ट्रॉपी बढ़ती है. यह ठोस से तरल में संक्रमण के दौरान पिघलने के समय विशेष रूप से तेजी से होता है, और तरल से गैस में संक्रमण के दौरान वाष्पीकरण के समय और भी अधिक।

गैसों की एन्ट्रापी तरल और यहां तक ​​कि अधिक ठोस निकायों की एन्ट्रापी से काफी अधिक है। यदि आप किसी बंद जगह, जैसे गैराज, में थोड़ा सा गैसोलीन गिरा देते हैं, तो जल्द ही आपको पूरे कमरे में इसकी गंध महसूस होगी। वाष्पीकरण (एंडोथर्मिक प्रक्रिया) और प्रसार होता है, संपूर्ण मात्रा में गैसोलीन वाष्प का यादृच्छिक वितरण। गैसोलीन वाष्प में तरल पदार्थों की तुलना में अधिक एन्ट्रापी होती है।

ऊर्जा की दृष्टि से पानी को उबालने की प्रक्रिया भी एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है, लेकिन जब कोई तरल पदार्थ वाष्प में बदलता है तो एन्ट्रापी में वृद्धि की दृष्टि से यह फायदेमंद है। 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, एन्ट्रापी कारक ऊर्जा कारक को "कस" देता है - पानी उबलना शुरू हो जाता है - तरल पानी की तुलना में जल वाष्प में अधिक एन्ट्रापी होती है।

तालिका 12 में डेटा को देखते हुए, ध्यान दें कि एक हीरे के लिए एन्ट्रापी मूल्य कितना कम है जिसकी संरचना बहुत नियमित है। अधिक जटिल कणों द्वारा निर्मित पदार्थों में एन्ट्रापी मान अधिक होता है। उदाहरण के लिए, ईथेन की एन्ट्रापी मीथेन की एन्ट्रापी से अधिक है।

तालिका 12
मानक दाढ़ एन्ट्रापी के कुछ मान

सहज एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं वास्तव में वे प्रतिक्रियाएं होती हैं जिनमें एन्ट्रापी में पर्याप्त मजबूत वृद्धि देखी जाती है, उदाहरण के लिए, तरल या ठोस पदार्थों से गैसीय उत्पादों के निर्माण के कारण, या कणों की संख्या में वृद्धि के कारण।

उदाहरण के लिए:

CaCO 3 → CaO + CO 2 - Q,

2एनएच 3 → एन 2 + जेडएन 2 - क्यू।

आइए निष्कर्ष निकालें।

1. रासायनिक प्रतिक्रिया की दिशा दो कारकों द्वारा निर्धारित होती है: ऊर्जा की रिहाई के साथ आंतरिक ऊर्जा में कमी की इच्छा और अधिकतम विकार की इच्छा, यानी एन्ट्रापी में वृद्धि।
2. एन्ट्रापी में वृद्धि के साथ होने पर एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया को समाप्त किया जा सकता है।
3. बढ़ते तापमान के साथ एन्ट्रापी बढ़ती है और चरण संक्रमण के दौरान विशेष रूप से मजबूत होती है: ठोस - तरल, ठोस - गैसीय।
4. जिस तापमान पर प्रतिक्रिया की जाएगी, ऊर्जा कारक की तुलना में एन्ट्रापी कारक उतना ही अधिक महत्वपूर्ण होगा।

विभिन्न रासायनिक यौगिकों की एन्ट्रापी निर्धारित करने के लिए प्रयोगात्मक और सैद्धांतिक तरीके हैं। इन विधियों का उपयोग करके, किसी विशेष प्रतिक्रिया के दौरान एन्ट्रापी परिवर्तनों को उसी तरीके से मापना संभव है जैसे किसी प्रतिक्रिया की गर्मी के लिए किया जाता है। परिणामस्वरूप, रासायनिक प्रतिक्रिया की दिशा का अनुमान लगाना संभव हो जाता है (तालिका 13)।

तालिका 13
ऊर्जा और एन्ट्रॉपी में परिवर्तन के आधार पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं की संभावना

प्रतिक्रिया की संभावना के बारे में प्रश्न का उत्तर देने के लिए, हमने एक विशेष मूल्य पेश किया - गिब्स ऊर्जा (जी), जो आपको एन्थैल्पी में परिवर्तन और एन्ट्रापी में परिवर्तन दोनों को ध्यान में रखने की अनुमति देता है:

ΔG = ΔH - TΔS,

जहाँ T पूर्ण तापमान है।

केवल वे प्रक्रियाएँ स्वतःस्फूर्त रूप से घटित होती हैं जिनमें गिब्स ऊर्जा कम हो जाती है, अर्थात् ΔG का मान< 0. Процессы, при которых ΔG >0 मूलतः असंभव हैं। यदि ΔG = 0, यानी, ΔН = TΔS, तो सिस्टम में रासायनिक संतुलन स्थापित हो गया है (§ 14 देखें)।

चलिए केस नंबर 2 पर लौटते हैं (तालिका 13 देखें)।

हमारे ग्रह पर सारा जीवन - वायरस और बैक्टीरिया से लेकर मनुष्यों तक - अत्यधिक संगठित पदार्थ से बना है, जो आसपास की दुनिया की तुलना में अधिक व्यवस्थित है। उदाहरण के लिए, प्रोटीन. इसकी संरचना याद रखें: प्राथमिक, माध्यमिक, तृतीयक। आप पहले से ही "आनुवंशिकता के पदार्थ" (डीएनए) से अच्छी तरह परिचित हैं, जिसके अणुओं में कड़ाई से परिभाषित अनुक्रम में स्थित संरचनात्मक इकाइयाँ शामिल होती हैं। इसका मतलब यह है कि प्रोटीन या डीएनए के संश्लेषण के साथ एन्ट्रापी में भारी कमी आती है।

इसके अलावा, पौधों और जानवरों की वृद्धि के लिए प्रारंभिक निर्माण सामग्री प्रकाश संश्लेषण के दौरान पानी एच 2 ओ और कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 से पौधों में ही बनती है:

6H 2 O + 6CO 2 (G) → C6H 12 O 6 + 6O 2 (g)।

इस प्रतिक्रिया में, एन्ट्रापी कम हो जाती है, प्रतिक्रिया प्रकाश ऊर्जा के अवशोषण के साथ आगे बढ़ती है। तो यह प्रक्रिया एंडोथर्मिक है! इस प्रकार, जिन प्रतिक्रियाओं से हमें जीवन मिलता है वे थर्मोडायनामिक रूप से निषिद्ध हैं। लेकिन वे आ रहे हैं! और इस मामले में, स्पेक्ट्रम के दृश्य क्षेत्र में प्रकाश क्वांटा की ऊर्जा का उपयोग किया जाता है, जो तापीय ऊर्जा (इन्फ्रारेड क्वांटा) से बहुत अधिक है। प्रकृति में, घटती एन्ट्रापी के साथ एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं, जैसा कि आप देख सकते हैं, कुछ शर्तों के तहत आगे बढ़ती हैं। रसायनज्ञ अभी तक कृत्रिम रूप से ऐसी स्थितियाँ नहीं बना सकते हैं।

§ 12 के प्रश्न और कार्य

201. मानक परिस्थितियों में, प्रतिक्रिया N 2 (g) + O 2 (g) = 2NO (g) किस दिशा में आगे बढ़ेगी? गणनाओं के साथ अपने उत्तर का समर्थन करें।

202. यदि ∆ है तो 1000 K पर किसी प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें आर एन°298 = 131.3 kJ, और ∆ आर एस° 298 = 133.6 जे/के (तापमान का प्रभाव टी∆ पर एचऔर ∆ एसउपेक्षा करना)।

203. ∆ की गणना करें आरजी° 298 सिस्टम PbO 2 + Pb = 2PbO ∆ पर आधारित आर एन°298 और ∆ आर एस°298 अभिकारक। निर्धारित करें कि क्या यह प्रतिक्रिया संभव है।

204. निर्धारित करें कि प्रतिक्रिया Fe 2 O 3 (c) + 3H 2 \u003d \u003d Fe (c) + 3H 2 O (g) किस दिशा में मानक परिस्थितियों में अनायास आगे बढ़ेगी।

205. गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें और प्रतिक्रिया Cr 2 O 3 (t) + 3C (t) \u003d 2Cr (t) + 3CO (g) के अनुसार 1500 K पर कार्बन के साथ क्रोमियम (III) ऑक्साइड को कम करने की संभावना निर्धारित करें। .

206. टंगस्टन को हाइड्रोजन के साथ टंगस्टन (IV) ऑक्साइड के अपचयन से प्राप्त किया जाता है। प्रतिक्रिया WO 3 (t) + 3H 2 (g) \u003d W (t) + 3H 2 O (g) के अनुसार 500 और 1000 ° C पर इस प्रतिक्रिया के होने की संभावना निर्धारित करें।

207. गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें और मानक परिस्थितियों CO (g) + H 2 O (l) = CO 2 (g) + H 2 (g) के तहत इस प्रतिक्रिया के होने की संभावना निर्धारित करें।

208. गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें और प्रतिक्रिया 4CuO (t) \u003d 2Cu 2 O (t) + O 2 (g) के अनुसार 400 और 1500 K पर कॉपर (II) ऑक्साइड के अपघटन प्रतिक्रिया की संभावना निर्धारित करें।

209. यदि ∆ है, तो आगे और पीछे की दिशाओं में समसंभाव्य प्रतिक्रिया का तापमान निर्धारित करें आर एन°298 = = 38 केजे, और ∆ आर एस°298 = 207 जे/के.

210. ∆ की गणना करें आरजी°298 और ∆ आरजीप्रतिक्रिया के लिए ° 1000 H 2 O (g) + + C (g) = CO (g) + H 2 (g)। तापमान आगे की दिशा में आगे बढ़ने वाली प्रक्रिया की थर्मोडायनामिक संभावना को कैसे प्रभावित करता है?

211. निम्नलिखित में से कौन सी प्रतिक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से अधिक संभावित है: 1) N 2 + O 2 \u003d 2NO या 2) N 2 + 2O 2 \u003d 2NO 2? गणनाओं के साथ अपने उत्तर का समर्थन करें।

212. ∆ का चिह्न ज्ञात कीजिए आरजी° 298, गणना का सहारा लिए बिना, प्रतिक्रिया के लिए CaO (t) + CO 2 (g) = CaCO 3 (t), ∆ आर एन° 298 = -178.1 केजे/मोल। उत्तर स्पष्ट करें.

213. ∆ का चिह्न ज्ञात कीजिए आरजीमानव शरीर में सुक्रोज को आत्मसात करने की प्रक्रिया के लिए ° 298, जो इसके ऑक्सीकरण C 12 H 22 O 11 (s) + 12O 2 (g) = 12CO 2 (g) + 11H 2 O (g) में कम हो जाता है।

214. जांचें कि क्या कोई खतरा है कि दवा में मादक पदार्थ के रूप में उपयोग किया जाने वाला नाइट्रिक ऑक्साइड (I), वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा प्रतिक्रिया 2N 2 O (g) + O 2 (g) के अनुसार एक बहुत ही जहरीले नाइट्रिक ऑक्साइड (II) में ऑक्सीकृत हो जाएगा। ) \u003d 4NO (जी)।

215. ग्लिसरीन चयापचय के उत्पादों में से एक है, जो अंततः शरीर में CO 2 (g) और H 2 O (l) में परिवर्तित हो जाता है। ∆ की गणना करें आरजी°298 ग्लिसरॉल ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया यदि ∆ एफ जी° 298 (सी 3 एच 8 ओ 3) = = 480 केजे/मोल।

216. प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रिया 6CO 2 (g) + 6H 2 O (g) = C 6 H 12 O 6 (समाधान) + 6O 2 (g) के लिए गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें।

217. वह तापमान निर्धारित करें जिस पर ∆ आरजी° T = 0, प्रतिक्रिया के लिए H 2 O (g) + CO (g) = CO 2 (g) + H 2 (g)।

218. थर्मोडायनामिक विशेषताओं की गणना करें ∆ आर एन°298 , ∆ आर एस°298 , ∆ आरजी° 298 प्रतिक्रियाएँ 2एनओ (जी) = एन 2 ओ 4 (जी)। तापमान 0 पर प्रतिक्रिया की संभावना के बारे में निष्कर्ष तैयार करें; 25 और 100 डिग्री सेल्सियस, गणना द्वारा इसकी पुष्टि करें।

219. क्या प्रतिक्रिया 3Fe 2 O 3 (c) + H 2 (g) = 2Fe 3 O 4 (c) = H 2 O (g) संभव है? गणनाओं के साथ अपने उत्तर का समर्थन करें।

220. यदि ∆ है तो 980 K पर प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें आर एन°298 = 243.2 केजे, और ∆ आर एस°298 = 195.6 जे/के (΄ पर तापमान का प्रभाव एचऔर ∆ एसउपेक्षा करना)।

221. ∆ की गणना करें आरजी°298 और ∆ आरजीप्रतिक्रिया के लिए °1000

Fe 2 O 3 (c) + 3CO (g) = 2 Fe (c) + 3CO 2 (g)

तापमान आगे की दिशा में आगे बढ़ने वाली प्रक्रिया की थर्मोडायनामिक संभावना को कैसे प्रभावित करता है?

222. पानी के साथ कैल्शियम कार्बाइड की परस्पर क्रिया को दो समीकरणों द्वारा वर्णित किया गया है:

ए) सीएसी 2 + 2एच 2 ओ = सीएसीओ 3 + सी 2 एच 2; बी) सीएसी 2 + 5एच 2 ओ = सीएसीओ 3 + 5एच 2 + सीओ 2।

थर्मोडायनामिक रूप से कौन सी प्रतिक्रिया अधिक बेहतर है? गणना परिणाम स्पष्ट करें।

223. मानक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया SO 2 + 2H 2 = S cr + 2H 2 O के सहज प्रवाह की दिशा निर्धारित करें।

224. 298 और 500 K पर प्रतिक्रिया ZnS + 3 / 2O 2 = ZnO + SO 2 की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें।

225. सहज प्रतिक्रिया की दिशा निर्धारित करें

एनएच 4 सीएल (सी) + NaOH (सी) \u003d NaCl (सी) + एच 2 ओ (जी) + एनएच 3 (जी)।

मानक शर्तों के तहत

रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर

226. निर्धारित करें कि यदि सिस्टम में कुल दबाव 3 गुना बढ़ जाता है तो सजातीय गैस प्रतिक्रिया 4HCl + O 2 → 2H 2 O + 2Cl 2 की दर कितनी बार बदल जाएगी।

227. प्रतिक्रिया दर: NO पर 2NO + O 2 → 2NO 2 और 0.6 mol/dm 3 के बराबर O 2 सांद्रता 0.18 mol/(dm 3 ·min) है। प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की गणना करें.

228. प्रतिक्रिया 2CO → CO 2 + C (tv) की दर को 4 गुना बढ़ाने के लिए सिस्टम में CO की सांद्रता को कितनी बार बढ़ाया जाना चाहिए?

229. प्रतिक्रिया समीकरण N 2 + O 2 → 2NO के अनुसार आगे बढ़ती है। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन की प्रारंभिक सांद्रता 0.049 और 0.01 mol/dm 3 है। जब सिस्टम में 0.005 mol NO बनता है तो पदार्थों की सांद्रता की गणना करें।

230. पदार्थ A और B के बीच प्रतिक्रिया समीकरण 2A + B = C के अनुसार होती है। पदार्थ A की सांद्रता 6 mol/l है, और पदार्थ B की सांद्रता 5 mol/l है। प्रतिक्रिया दर स्थिरांक 0.5 l/(mol·s) है। प्रारंभिक क्षण में और उस समय प्रतिक्रिया दर की गणना करें जब प्रतिक्रिया मिश्रण में 45% पदार्थ बी रहता है।

231. प्रतिक्रिया की दर को 90 गुना बढ़ाने के लिए तापमान को कितने डिग्री बढ़ाना होगा? वान्ट हॉफ तापमान गुणांक 2.7 है।

232. प्रतिक्रिया 2HI \u003d H 2 + I 2 के अनुसार हाइड्रोजन आयोडीन के अपघटन की प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 2 है। 684 K पर इस प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक की गणना करें, यदि 629 K पर दर स्थिरांक 8.9 10 है - 5 एल / (मोल एस)।

233. प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक निर्धारित करें यदि तापमान 45 डिग्री कम होने पर प्रतिक्रिया 25 गुना धीमी हो जाती है।

234. गणना करें कि किस तापमान पर प्रतिक्रिया 45 मिनट में समाप्त हो जाएगी, यदि 293 K पर 3 घंटे लगते हैं। प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 3.2 के बराबर लें।

235. 680 K पर प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक की गणना करें, यदि 630 K पर इस प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक 8.9 -5 mol/(dm 3 s) है, और γ = 2 है।

236. 9.4 डिग्री सेल्सियस पर प्रतिक्रिया दर स्थिरांक 2.37 मिनट -1 है, और 14.4 डिग्री सेल्सियस पर यह 3.204 मिनट -1 है। प्रतिक्रिया दर की सक्रियण ऊर्जा और तापमान गुणांक की गणना करें।

237. गणना करें कि यदि प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 3 है तो प्रतिक्रिया दर को 50 और 100 गुना बढ़ाने के लिए तापमान को कितने डिग्री बढ़ाने की आवश्यकता है।

238. 393 K पर प्रतिक्रिया 18 मिनट में पूरी हो जाती है। यदि प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक 3 है तो किस समय अंतराल के बाद यह प्रतिक्रिया 453 K पर समाप्त होगी?

239. प्रतिक्रिया CO + H 2 O (g) → CO 2 + H 2 के अभिकारकों की प्रारंभिक सांद्रता बराबर थी (mol / dm 3): \u003d 0.8; = 0.9; = 0.7; = 0.5. हाइड्रोजन की सांद्रता 10% बढ़ने के बाद प्रतिक्रिया में सभी प्रतिभागियों की सांद्रता निर्धारित करें।

240. पदार्थ ए और बी के बीच प्रतिक्रिया समीकरण ए + 2बी → सी द्वारा व्यक्त की जाती है। पदार्थ की प्रारंभिक सांद्रता हैं: [ए] = 0.03 मोल/ली; [बी] = 0.05 मोल/ली. प्रतिक्रिया दर स्थिरांक 0.4 है। प्रारंभिक प्रतिक्रिया दर और कुछ समय बाद प्रतिक्रिया दर निर्धारित करें, जब पदार्थ A की सांद्रता 0.01 mol/l कम हो जाती है।

241. CO + Cl 2 = COCl 2 प्रणाली में, सांद्रता 0.03 से बढ़ाकर 0.12 mol/l कर दी गई, और क्लोरीन सांद्रता 0.02 से बढ़ाकर 0.06 mol/l कर दी गई। अग्रगामी प्रतिक्रिया की दर में कितनी वृद्धि हुई?

242. यदि पदार्थ A की सांद्रता दोगुनी कर दी जाए और पदार्थ B की सांद्रता 2 गुना कम कर दी जाए तो प्रतिक्रिया 2A + B → A 2 B की दर कितनी बार बदलेगी?

243. 293 K पर भंडारण के 10 दिनों में नोवोकेन का कितना अनुपात (%) विघटित हो जाएगा, यदि 313 K पर नोवोकेन हाइड्रोलिसिस की दर स्थिरांक 1 10 -5 दिन -1 है, और प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा 55.2 kJ / mol है ?

244. 36 डिग्री सेल्सियस पर, पेनिसिलिन के अपघटन के लिए दर स्थिरांक 6·10 -6 s -1 है, और 41 °С पर यह 1.2·10 -5 s -1 है। प्रतिक्रिया के तापमान गुणांक की गणना करें।

245. यदि सक्रियण ऊर्जा 4 kJ/mol कम कर दी जाए तो 298 K पर होने वाली प्रतिक्रिया की दर कितनी गुना बढ़ जाएगी?

246. तापमान सीमा 25 डिग्री सेल्सियस - 55 डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रोजन पेरोक्साइड अपघटन प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक के तापमान गुणांक (γ) की गणना करें ई ए= 75.4 केजे/मोल।

247. 22 डिग्री सेल्सियस पर 0.045 एम केओएच समाधान में ऑक्सीजन के गठन के साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन आधे जीवन τ 1/2 = 584 मिनट के साथ प्रथम-क्रम प्रतिक्रिया के रूप में होता है। 0.090 M KOH घोल और 0.042 M H 2 O 2 घोल की समान मात्रा मिलाने के बाद शुरुआती समय में प्रतिक्रिया दर की गणना करें और एक घंटे के बाद घोल में शेष हाइड्रोजन पेरोक्साइड की मात्रा की गणना करें।

248. तापमान में 27.8 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 6.9 गुना बढ़ गई। 300 K पर प्रतिक्रिया दर के तापमान गुणांक और इस प्रतिक्रिया की सक्रियण ऊर्जा की गणना करें।

249. कुछ प्रथम-क्रम प्रतिक्रिया के लिए, 351 K पर किसी पदार्थ का आधा जीवन 411 मिनट है। सक्रियण ऊर्जा 200 kJ/mol है। गणना करें कि पदार्थ की प्रारंभिक मात्रा का 75% 402 K पर विघटित होने में कितना समय लगेगा।

250. 25 और 60 डिग्री सेल्सियस पर एक निश्चित प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक क्रमशः 1.4 और 9.9 मिनट -1 हैं। 20 और 75°C पर इस प्रतिक्रिया के दर स्थिरांक की गणना करें।

रासायनिक संतुलन

251. प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक A + B = C + D एक के बराबर है। प्रारंभिक सांद्रता [ए] = 0.02 मोल/ली. यदि प्रारंभिक सांद्रता [बी] = 0.02 है तो पदार्थ ए का कितने प्रतिशत परिवर्तन होता है; 0.1; 0.2 मोल/ली?

252. अमोनिया प्राप्त करने के लिए प्रतिक्रिया मिश्रण में नाइट्रोजन और हाइड्रोजन की प्रारंभिक सांद्रता क्रमशः 4 और 10 mol/DM 3 थी। मिश्रण में घटकों की संतुलन सांद्रता की गणना करें यदि संतुलन तक पहुंचने के समय तक 50% नाइट्रोजन प्रतिक्रिया कर चुका है।

253. प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया समीकरण A + B ↔ C + D के अनुसार आगे बढ़ती है। मिश्रण में प्रत्येक पदार्थ की प्रारंभिक सांद्रता 1 mol/l है। संतुलन स्थापित होने के बाद, घटक C की सांद्रता 1.5 mol/dm 3 है। इस प्रतिक्रिया के लिए संतुलन स्थिरांक की गणना करें।

254. NO और O 2 की प्रारंभिक सांद्रता और प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया 2NO + O 2 ↔ 2NO 2 का संतुलन स्थिरांक निर्धारित करें यदि संतुलन अभिकारकों की निम्नलिखित सांद्रता पर स्थापित है, mol / dm 3: = 0.12; = 0.48; = 0.24.

255. यदि प्रत्येक घटक की संतुलन सांद्रता 3 गुना कम हो जाए तो 2NO 2 ↔ NO + O 2 प्रणाली में रासायनिक संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होगा?

256. यदि नाइट्रोजन दबाव दोगुना हो जाए तो प्रतिक्रिया N 2 + 3H 2 ↔ 2 NH 3 के दौरान हाइड्रोजन का संतुलन आंशिक दबाव कितनी बार कम हो जाएगा?

257. सिस्टम 2NO 2 ↔ N 2 O 4 में 60 डिग्री सेल्सियस और मानक दबाव पर संतुलन स्थापित किया गया था। दबाव दोगुना करने के लिए आयतन को कितनी बार कम करना चाहिए?

258. सिस्टम का तापमान बढ़ने पर संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होगा:

1) सीओसीएल 2 ↔ सीओ + सीएल 2; ∆ आर एन°298 = -113 kJ/mol

2) 2СО ↔ CO 2 +С; ∆ आर एन°298 = -171 kJ/mol

3) 2SO 3 ↔ 2SO 2 + O 2; ∆ आर एन°298 = -192 kJ/mol.

उत्तर स्पष्ट करें.

259. प्रतिक्रिया एबी (जी) ↔ ए (जी) + बी (जी) एक बंद बर्तन में आगे बढ़ती है। प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक 0.04 है, और पदार्थ B की संतुलन सांद्रता 0.02 mol/l है। पदार्थ AB की प्रारंभिक सांद्रता निर्धारित करें। पदार्थ AB का कितना प्रतिशत विघटित हो गया है?

260. जब अमोनिया को ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकृत किया जाता है, तो नाइट्रोजन और विभिन्न नाइट्रोजन ऑक्साइड का निर्माण संभव होता है। प्रतिक्रिया समीकरण लिखें और निम्नलिखित के गठन के साथ प्रतिक्रियाओं के संतुलन बदलाव पर दबाव के प्रभाव पर चर्चा करें: ए) एन 2 ओ; बी) नहीं 2 .

261. जब सिस्टम का आयतन 2 गुना कम हो जाता है तो प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया C (tv) + H 2 O (g) ↔ CO (g) + H 2 (g) के लिए संतुलन किस दिशा में स्थानांतरित होगा?

262. एक निश्चित तापमान पर, 2NO 2 ↔ 2NO + O 2 प्रणाली में संतुलन निम्नलिखित सांद्रता पर स्थापित किया गया था: = 0.006 mol/l; = 0.024 मोल/ली. प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक और NO 2 की प्रारंभिक सांद्रता ज्ञात करें।

263. कार्बन मोनोऑक्साइड और जल वाष्प की प्रारंभिक सांद्रता समान और 0.1 mol/l के बराबर है। सिस्टम CO (g) + H 2 O (g) ↔ CO (g) + H 2 (g) में CO, H 2 O और CO 2 की संतुलन सांद्रता की गणना करें, यदि हाइड्रोजन की संतुलन सांद्रता 0.06 हो mol/l, संतुलन स्थिरांक निर्धारित करें।

264. एक निश्चित तापमान पर प्रतिक्रिया 3H 2 + N 2 \u003d 2NH 3 का संतुलन स्थिरांक 2 है। यदि प्रारंभिक हो तो 75% हाइड्रोजन को अमोनिया में परिवर्तित करने के लिए प्रति 1 लीटर गैस मिश्रण में नाइट्रोजन के कितने मोल डाले जाने चाहिए हाइड्रोजन सांद्रता 10 mol/l थी?

265. सिस्टम 2NO (g) + O 2 (g) ↔ 2NO 2 (g) में, पदार्थों की संतुलन सांद्रता = 0.2 mol / l, = 0.3 mol / l, = 0.4 mol / l है। संतुलन स्थिरांक की गणना करें और संतुलन स्थिति का अनुमान लगाएं।

266. 0.2 लीटर की क्षमता वाले बर्तन में 0.3 और 0.8 ग्राम हाइड्रोजन और आयोडीन रखे गए थे। संतुलन स्थापित होने के बाद, बर्तन में 0.7 ग्राम HI पाया गया। प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना करें।

267. H 2 और I 2 की प्रारंभिक सांद्रता क्रमशः 0.6 और 1.6 mol/L हैं। संतुलन स्थापित होने के बाद, हाइड्रोजन आयोडीन की सांद्रता 0.7 mol/l थी। H 2 और I 2 की संतुलन सांद्रता और संतुलन स्थिरांक की गणना करें।

268. एक निश्चित तापमान पर, प्रतिक्रिया 2NO + O 2 ↔ 2NO 2 का संतुलन स्थिरांक 2.5 mol -1 l है और एक संतुलन गैस मिश्रण में = 0.05 mol/l और = 0.04 mol/l है। ऑक्सीजन और NO की प्रारंभिक सांद्रता की गणना करें।

269. 2 लीटर की क्षमता वाले बर्तन में स्थित पदार्थ A और B क्रमशः 3 और 4 mol की मात्रा में, समीकरण 5A + 3B = A 5 B 3 के अनुसार प्रतिक्रिया करते हैं।

पदार्थ A के 1.6 मोल ने प्रतिक्रिया की। पदार्थ B की खपत और प्राप्त उत्पाद की मात्रा निर्धारित करें। संतुलन स्थिरांक की गणना करें.

270. प्रतिक्रिया H 2 + I 2 = 2HI के संतुलन का अध्ययन करते समय, यह पाया गया कि 1 mol/l की H 2 और I 2 की प्रारंभिक सांद्रता पर, HI की संतुलन सांद्रता 1.56 mol/l है। यदि H2 और I2 की प्रारंभिक सांद्रता प्रत्येक 2 mol/L थी तो हाइड्रोजन आयोडीन की संतुलन सांद्रता की गणना करें।

271. संतुलन H 2 + I 2 = 2HI का अध्ययन करते समय, यह पता चला कि H 2, I 2 और HI की संतुलन सांद्रता क्रमशः 4.2 है; 4.2; 1.6 मोल/ली. उसी तापमान पर किए गए एक अन्य प्रयोग में, यह पाया गया कि I 2 और HI की संतुलन सांद्रता 4.0 और 1.5 mol/l है। इस प्रयोग में हाइड्रोजन की सांद्रता की गणना करें।

272. संतुलन गैस प्रणाली SO 2 - O 2 - SO 3 में एक निश्चित तापमान पर, पदार्थों की सांद्रता क्रमशः 0.035 थी; 0.15 और 0.065 मोल/ली. यह मानते हुए कि यह केवल ऑक्सीजन और SO2 है, संतुलन स्थिरांक और पदार्थों की प्रारंभिक सांद्रता की गणना करें।

273. 8.5 लीटर की क्षमता वाले बर्तन में, संतुलन CO (g) + Cl 2 (g) \u003d COCl 2 (g) स्थापित किया गया था। संतुलन मिश्रण की संरचना (जी): सीओ - 11, सीएल 2 - 38 और सीओसीएल 2 - 42। प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक की गणना करें।

274. संतुलन कैसे बदलता है और प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक H 2 (g) + Cl 2 (g) \u003d 2HCl (g), ∆ एच < 0, следующие факторы: а) увеличение концентраций Н 2 , Cl 2 и HCl; б) увеличение давления в 3 раза; в) повышение температуры?

275. सजातीय प्रणाली 2NO + Cl 2 = 2NOCl में NO और Cl 2 की प्रारंभिक सांद्रता क्रमशः 0.5 और 0.2 mol/dm 3 हैं। यदि 35% NO ने संतुलन के समय प्रतिक्रिया की है तो संतुलन स्थिरांक की गणना करें।

संभावना
संभावना
लीक
लीक
रासायनिक प्रतिक्रिएं।
रासायनिक प्रतिक्रिएं।
रासायनिक दर
रासायनिक दर
प्रतिक्रियाएं.
प्रतिक्रियाएं.
द्वारा तैयार:
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रसायन विज्ञान शिक्षक
रसायन विज्ञान शिक्षक
1 योग्यता
1 योग्यता
श्रेणियाँ
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सागदीवा एम.एस.
सागदीवा एम.एस.
कज़ान 2017
कज़ान 2017

रासायनिक दर
रासायनिक दर
प्रतिक्रिया
प्रतिक्रिया
रासायनिक गतिकी गति का अध्ययन करती है और
अध्ययन गति और
रासायनिक गतिकी
रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तंत्र
रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तंत्र

सजातीय और
सजातीय और
विषम प्रणालियाँ
विषम प्रणालियाँ
चरण -
सबकी समग्रता
सिस्टम के सजातीय भाग,
रचना में समान और
सब लोग
रासायनिक
भौतिक
गुण और से सीमांकित
अन्य

खंड सतह.
प्रणाली
और
पार्ट्स
सजातीय प्रणाली
एक चरण से मिलकर बनता है।
विषम प्रणालियाँ
विषम प्रणालियाँ

रासायनिक प्रतिक्रियाओं का सार आरंभ में बंधनों के टूटने तक सीमित हो जाता है
पदार्थ और प्रतिक्रिया उत्पादों में नए बांडों का उद्भव। जिसमें
प्रतिक्रिया से पहले और बाद में प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की कुल संख्या रहती है
स्थायी।
ऊर्जा,
कब्जा
चूँकि बंधनों का निर्माण रिहाई के साथ होता है, और बंधनों का टूटना -
साथ
के साथ
ऊर्जा प्रभाव. जाहिर है, अगर मूल में विनाशकारी बंधन
प्रतिक्रिया उत्पादों में बनने वाले पदार्थों की तुलना में पदार्थ कम टिकाऊ होते हैं, फिर ऊर्जा
अलग दिखता है और इसके विपरीत भी। ऊर्जा आमतौर पर जारी और अवशोषित होती है
गर्मी।
रासायनिक
वह
प्रतिक्रिया
परिवर्तन के बारे में विचार रासायनिक प्रतिक्रियाओं की गति से जुड़े हैं
पदार्थों
वी
औद्योगिक पैमाने पर। रसायन की गति एवं क्रियाविधि का सिद्धांत
प्रतिक्रियाओं को रासायनिक गतिकी कहा जाता है।
उनके उत्पादन की दक्षता
आर्थिक
भी
ए
रासायनिक प्रतिक्रिया की दर परिवर्तन है
प्रति इकाई समय में किसी एक अभिकारक की सांद्रता
सिस्टम का आयतन अपरिवर्तित रहते हुए।

आइए सामान्य शब्दों में आगे बढ़ने वाली प्रतिक्रिया की दर पर विचार करें
समीकरण:
जैसे-जैसे पदार्थ ए का सेवन किया जाता है, प्रतिक्रिया दर कम हो जाती है (जैसा कि यह होता है)।
अंजीर में दिखाया गया है। 4.1). इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि प्रतिक्रिया दर हो सकती है
केवल एक निश्चित अवधि के लिए परिभाषित। एकाग्रता के बाद से
समय T1 पर पदार्थ A को c1 द्वारा मापा जाता है, और समय T2 पर -
मान C2, तो समय के साथ किसी पदार्थ की सांद्रता में परिवर्तन
∆C = c2 - c1 होगा, जिससे औसत प्रतिक्रिया दर (u) निर्धारित की जाएगी:

रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर
रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर
(सजातीय प्रणालियों के लिए)


टीवीवी



सीवी
ए+बी=डी+जी
ए+बी=डी+जी
सीवी।


टी

t = 10 सेकंड
C0 = 0.5 mol/l
C1 = 5 mol/l
v
5,05

10

45,0
तिल

क्र

रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर
ए+बी=डी+जी
ए+बी=डी+जी
C0 = 2 मोल/ली
C1 = 0.5 mol/l
t = 10 सेकंड
v
25,0

10

15,0
तिल

क्र
सीवी।


टी



टीएसवी


(सजातीय प्रणालियों के लिए)
v
25,0

10

15,0
तिल

क्र
(विषम प्रणालियों के लिए)

जिन कारकों से
गति निर्भर करती है
प्रतिक्रिया
अभिकारकों की प्रकृति
 अभिकारकों की प्रकृति
पदार्थों की सान्द्रता
 पदार्थों की सांद्रता
प्रणाली
प्रणाली
सतह क्षेत्र (के लिए)
 सतह क्षेत्र (के लिए)
विषम प्रणालियाँ)
विषम प्रणालियाँ)
तापमान
 तापमान
उत्प्रेरकों की उपलब्धता
 उत्प्रेरक की उपस्थिति

1. अभिकारकों की सांद्रता का प्रभाव।
पदार्थ ए और बी की रासायनिक परस्पर क्रिया के लिए, उनके अणु
(कणों को) टकराना ही चाहिए। जितनी अधिक टक्करें, उतनी ही तेजी से आगे बढ़ता है
प्रतिक्रिया। टकरावों की संख्या जितनी अधिक होगी, प्रतिक्रिया की सांद्रता उतनी ही अधिक होगी
पदार्थ. इसलिए, व्यापक प्रायोगिक सामग्री के आधार पर,
रासायनिक गतिकी का मूल नियम, जो गति की निर्भरता स्थापित करता है
अभिकारकों की सांद्रता से प्रतिक्रियाएँ:
रासायनिक प्रतिक्रिया की दर उत्पाद के समानुपाती होती है
अभिकारकों की सांद्रता.
प्रतिक्रिया (I) के लिए यह नियम समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है
वी = केए एसवी,
जहां CA और Sv पदार्थ A और B, mol/l की सांद्रता हैं; क - गुणांक
आनुपातिकता, जिसे प्रतिक्रिया की दर स्थिरांक कहा जाता है। मूल कानून
रासायनिक गतिकी को अक्सर सामूहिक क्रिया के नियम के रूप में जाना जाता है।

2.प्रभाव
तापमान
जेकब वान्ट हॉफ
जेकब वान्ट हॉफ
(18521911)
(18521911)

वान्ट हॉफ का नियम
जब सिस्टम को 10 ˚С तक गर्म किया जाता है, तो गति
प्रतिक्रिया 2-4 गुना बढ़ जाती है
 - तापमान गुणांक
वैन्ट हॉफ.
t
 vv
10
0
100tvv

अणुओं को बताओ
अणुओं को बताओ
आपको जिस ऊर्जा की आवश्यकता है
जो आवश्यक है
(कण) प्रतिक्रिया कर रहे हैं
(कण) प्रतिक्रिया कर रहे हैं
बदलने के लिए पदार्थ
बदलने के लिए पदार्थ
उन्हें सक्रिय में कहा जाता है
बुलाया
उन्हें सक्रिय करें
सक्रियण ऊर्जा
सक्रियण ऊर्जा
ईईए - केजे / मोल
ए - केजे / मोल

सामान्य रूप में प्रतिक्रिया के उदाहरण पर:
ए2 + बी2 = 2एबी।
Y-अक्ष क्षमता को दर्शाता है
प्रणाली की ऊर्जा, भुज अक्ष प्रतिक्रिया का मार्ग है:
प्रारंभिक अवस्था -* संक्रमण अवस्था
-*अंतिम अवस्था.
ताकि अभिकारक A2 और B2
प्रतिक्रिया उत्पाद एबी का गठन किया, उन्हें चाहिए
ऊर्जा अवरोध C पर काबू पाएं (चित्र 4.2)।
इसके लिए सक्रियण ऊर्जा एड की खपत होती है
जिसके मान से सिस्टम की ऊर्जा बढ़ जाती है।
पर
कणों की प्रतिक्रिया के दौरान
रिएक्टिव
बनाया
मध्यवर्ती अस्थिर
समूह बनाना,
संक्रमण अवस्था या कहा जाता है
सक्रिय कॉम्प्लेक्स (बिंदु C पर),
जिसके बाद का पतन होता है
अंतिम उत्पाद एबी का निर्माण।
पदार्थों
यह

प्रतिक्रिया तंत्र को आरेख द्वारा दर्शाया जा सकता है
यदि सक्रिय परिसर के अपघटन के दौरान
आवश्यकता से अधिक ऊर्जा उत्सर्जित करता है
कणों की सक्रियता, प्रतिक्रिया ऊष्माक्षेपी होती है।

परिचय।थर्मोडायनामिक गणना से यह निष्कर्ष निकालना संभव हो जाता है कि यह प्रक्रिया संभव है, रासायनिक प्रतिक्रिया करने के लिए शर्तों का चयन करना, उत्पादों की संतुलन संरचना निर्धारित करना, प्रारंभिक पदार्थों के रूपांतरण की सैद्धांतिक रूप से प्राप्त डिग्री और उत्पादों की पैदावार की गणना करना संभव है। , साथ ही ऊर्जा प्रभाव (प्रतिक्रिया की गर्मी, एकत्रीकरण की स्थिति में परिवर्तन की गर्मी), जो ऊर्जा संतुलन संकलित करने और ऊर्जा लागत के निर्धारण के लिए आवश्यक है।

ऊष्मागतिकी की सबसे महत्वपूर्ण अवधारणाएँ "प्रक्रिया की ऊष्मा" और "कार्य" हैं। थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति को दर्शाने वाली मात्राओं को थर्मोडायनामिक पैरामीटर कहा जाता है। इनमें शामिल हैं: तापमान, दबाव, विशिष्ट आयतन, घनत्व, दाढ़ आयतन, विशिष्ट आंतरिक ऊर्जा। विचारित थर्मोडायनामिक प्रणाली के द्रव्यमान (या पदार्थ की मात्रा) के आनुपातिक मात्राएँ कहलाती हैं व्यापक;ये हैं आयतन, आंतरिक ऊर्जा, एन्थैल्पी, एन्ट्रॉपी। गहनमात्राएँ थर्मोडायनामिक प्रणाली के द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करती हैं, और केवल वे राज्यों के रूप में थर्मोडायनामिक मापदंडों के रूप में कार्य करती हैं। ये तापमान, दबाव और हैं व्यापककिसी पदार्थ के द्रव्यमान, आयतन या मात्रा की एक इकाई से संबंधित मात्राएँ। रासायनिक-तकनीकी प्रक्रियाओं में तेजी लाने के लिए गहन मापदंडों को बदलना कहा जाता है गहनता.

ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाओं में, प्रारंभिक पदार्थों (यू 1) की आंतरिक ऊर्जा का भंडार परिणामी उत्पादों (यू 2) की तुलना में अधिक होता है। ∆U = U 1 - U 2 का अंतर ऊष्मा के रूप में परिवर्तित हो जाता है। इसके विपरीत, एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में, एक निश्चित मात्रा में गर्मी के अवशोषण के कारण पदार्थों की आंतरिक ऊर्जा बढ़ जाती है (यू 2 > यू 1)। ∆U को J/mol में व्यक्त किया जाता है या तकनीकी गणना में उन्हें 1 kg या 1 m 3 (गैसों के लिए) कहा जाता है। प्रतिक्रियाओं या एकत्रीकरण की स्थिति, या मिश्रण, विघटन के थर्मल प्रभावों का अध्ययन भौतिक रसायन विज्ञान या रासायनिक थर्मोडायनामिक्स - थर्मोकैमिस्ट्री के अनुभाग द्वारा किया जाता है। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, प्रतिक्रिया के ताप प्रभाव को दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए: सी (ग्रेफाइट) + ओ 2 = सीओ 2 + 393.77 केजे/मोल। विघटन की ऊष्मा का विपरीत चिन्ह होता है। इन्हें परिभाषित करने के लिए तालिकाओं का उपयोग किया जाता है। डी.पी. कोनोवलोव के अनुसार, दहन की गर्मी अनुपात से निर्धारित होती है: Q बर्न = 204.2n + 44.4m + ∑x (kJ / mol), जहां n 1 मोल के पूर्ण दहन के लिए आवश्यक ऑक्सीजन के मोल की संख्या है किसी दिए गए पदार्थ, m किसी पदार्थ के 1 मोल के दहन के दौरान बनने वाले पानी के मोल की संख्या है, ∑x किसी दिए गए समजात श्रृंखला के लिए एक निरंतर सुधार है। जितना अधिक असीमित, उतना अधिक ∑x।

एसिटिलीन हाइड्रोकार्बन के लिए ∑x=213 kJ/mol। एथिलीन हाइड्रोकार्बन के लिए ∑x=87.9 kJ/mol। संतृप्त हाइड्रोकार्बन के लिए ∑x=0. यदि यौगिक के अणु में अलग-अलग कार्यात्मक समूह और प्रकार के बंधन हैं, तो थर्मल विशेषता योग द्वारा पाई जाती है।

किसी प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव, प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले सभी पदार्थों के मोल्स की संख्या को ध्यान में रखते हुए, प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ऊष्मा के योग से प्रारंभिक पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा के योग के बराबर होता है। उदाहरण के लिए, एक सामान्य प्रतिक्रिया के लिए: n 1 A + n 2 B = n 3 C + n 4 D + Q x थर्मल प्रभाव: Q x = (n 3 Q C arr + n 4 Q D arr) - (n 1 Q A एआर + एन 2 क्यू बी एआर)

किसी प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव सभी अभिकारकों के मोलों की संख्या को ध्यान में रखते हुए, प्रारंभिक पदार्थों के दहन की ऊष्मा के योग से प्रतिक्रिया उत्पादों के दहन की ऊष्मा के योग के बराबर होता है। उसी सामान्य प्रतिक्रिया के लिए:

क्यू एक्स = (एन 1 क्यू ए बर्न + एन 2 क्यू बी बर्न) - (एन 3 क्यू सी बर्न + एन 4 क्यू डी बर्न)

संभावनासंतुलन प्रतिक्रियाओं का कोर्स थर्मोडायनामिक संतुलन स्थिरांक द्वारा निर्धारित होता है, जो इसके द्वारा निर्धारित होता है:

К р = e - ∆ G º/(RT) = e - ∆ H º/ RT ∙ e ∆ S º/ R इस अभिव्यक्ति के विश्लेषण से पता चलता है कि एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए (Q< 0, ∆Hº > 0) एन्ट्रापी में कमी के साथ (∆Sº< 0) самопроизвольное протекание реакции невозможно так как – ∆G > 0. निम्नलिखित में, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मोडायनामिक दृष्टिकोण पर अधिक विस्तार से विचार किया जाएगा।

व्याख्यान 4

ऊष्मप्रवैगिकी के बुनियादी नियम। ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम. ऊष्मा क्षमता और एन्थैल्पी। प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी. यौगिक के निर्माण की एन्थैल्पी. दहन की एन्थैल्पी. हेस का नियम और प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी।

ऊष्मागतिकी का पहला नियम:सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा (∆E) में परिवर्तन बाहरी बलों (A′) के कार्य और स्थानांतरित गर्मी की मात्रा (Q) के बराबर है: 1)∆E=A′+Q; या (दूसरा प्रकार) 2)Q=∆E+A - सिस्टम (Q) में स्थानांतरित गर्मी की मात्रा इसकी आंतरिक ऊर्जा (∆E) और सिस्टम द्वारा किए गए कार्य (ए) को बदलने पर खर्च की जाती है। यह ऊर्जा संरक्षण के नियम के प्रकारों में से एक है। यदि सिस्टम की स्थिति में परिवर्तन बहुत छोटा है, तो: dQ=dE+δA - छोटे (δ) परिवर्तनों के लिए ऐसा रिकॉर्ड। गैस के लिए (आदर्श) δА=pdV. आइसोकोरिक प्रक्रिया में δA=0, फिर δQ V =dE, चूँकि dE=C V dT, तो δQ V =C V dT, जहां C V स्थिर आयतन पर ताप क्षमता है। एक छोटे तापमान रेंज में, ताप क्षमता स्थिर होती है, इसलिए Q V =C V ∆T. इस समीकरण से, सिस्टम की ताप क्षमता और प्रक्रियाओं की ऊष्मा निर्धारित करना संभव है। सी वी - जूल-लेनज़ कानून के अनुसार। उपयोगी कार्य के बिना आगे बढ़ने वाली एक आइसोबैरिक प्रक्रिया में, यह देखते हुए कि पी स्थिर है और अंतर चिह्न के तहत ब्रैकेट से बाहर निकाला जा सकता है, यानी δQ P =dE+pdV=d(E+pV)=dH, यहां H की एन्थैल्पी है प्रणाली। एन्थैल्पी प्रणाली की आंतरिक ऊर्जा (ई) और दबाव और आयतन के उत्पाद का योग है। ऊष्मा की मात्रा को आइसोबैरिक ताप क्षमता (С Р) के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है: δQ P =С Р dT, Q V =∆E(V = const) और Q P =∆H(p = const) - सामान्यीकरण के बाद। इसका तात्पर्य यह है कि सिस्टम द्वारा प्राप्त ऊष्मा की मात्रा कुछ राज्य फ़ंक्शन (एन्थैल्पी) में परिवर्तन से विशिष्ट रूप से निर्धारित होती है और यह केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम स्थितियों पर निर्भर करती है और उस पथ के रूप पर निर्भर नहीं करती है जिसके साथ प्रक्रिया होती है विकसित। यह प्रावधान रासायनिक प्रतिक्रियाओं के तापीय प्रभावों की समस्या पर विचार का आधार है।

प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभावरासायनिक चर में परिवर्तन से संबंधित है ऊष्मा की मात्रा, उस प्रणाली द्वारा प्राप्त किया गया जिसमें रासायनिक प्रतिक्रिया हुई और प्रतिक्रिया उत्पादों ने प्रारंभिक अभिकर्मकों का तापमान लिया (एक नियम के रूप में, क्यू वी और क्यू पी)।

के साथ प्रतिक्रियाएं नकारात्मक तापीय प्रभाव, यानी, पर्यावरण में गर्मी की रिहाई के साथ, एक्सोथर्मिक कहा जाता है। के साथ प्रतिक्रियाएं सकारात्मकथर्मल प्रभाव, यानी, पर्यावरण से गर्मी के अवशोषण के साथ जाना, कहा जाता है एंडोथर्मिक.

स्टोइकोमेट्रिक प्रतिक्रिया समीकरण होगा: (1) ∆H=∑b J H J - ∑a i H i या ∆H=∑y i H i ; j उत्पादों के प्रतीक हैं, i अभिकर्मकों के प्रतीक हैं।

यह स्थितिकहा जाता है हेस का नियम: मात्राएं Е i , H i सिस्टम की स्थिति के कार्य हैं और, परिणामस्वरूप, ∆H और ∆Е, और इस प्रकार थर्मल प्रभाव Q V और Q р (Q V =∆Е, Q р =∆H) केवल किस पर निर्भर करते हैं पदार्थ दी गई शर्तों के तहत प्रतिक्रिया करते हैं और क्या उत्पाद प्राप्त होते हैं, लेकिन यह उस पथ पर निर्भर नहीं करता है जिसके साथ रासायनिक प्रक्रिया हुई (प्रतिक्रिया तंत्र)।

दूसरे शब्दों में, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी संबंधित घटकों के स्टोइकोमेट्रिक गुणांक द्वारा गुणा किए गए प्रतिक्रिया घटकों के गठन की एन्थैल्पी के योग के बराबर होती है, जिसे उत्पादों के लिए प्लस चिह्न और शुरुआती पदार्थों के लिए माइनस चिह्न के साथ लिया जाता है। आइए एक उदाहरण के रूप में खोजेंप्रतिक्रिया के लिए ∆H PCl 5 +4H 2 O=H 3 PO 4 +5HCl (2)

प्रतिक्रिया घटकों के गठन की एन्थैल्पी के सारणीबद्ध मान क्रमशः PCl 5 - 463 kJ / mol, पानी (तरल) के लिए - 286.2 kJ / mol, H 3 PO 4 - 1288 kJ / mol, के लिए हैं। एचसीएल (गैस) - 92.4 केजे/मोल। इन मानों को सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर: Q V =∆E, हमें मिलता है:

∆H=-1288+5(-92.4)–(-463)–4(-286.2)=-142kJ/mol

कार्बनिक यौगिकों के साथ-साथ सीओ के लिए, सीओ 2 और एच 2 ओ के लिए दहन प्रक्रिया को अंजाम देना आसान है। सी एम एच एन ओ पी संरचना के साथ एक कार्बनिक यौगिक के दहन के लिए स्टोइकोमेट्रिक समीकरण को इस प्रकार लिखा जा सकता है :

(3) सी एम एच एन ओ पी + (पी-एम-एन / 4) ओ 2 = एमसीओ 2 + एन / 2 एच 2 ओ

इसलिए, (1) के अनुसार दहन की एन्थैल्पी को इसके गठन की एन्थैल्पी और सीओ 2 और एच 2 ओ के गठन के संदर्भ में व्यक्त किया जा सकता है:

∆H sg =m∆H CO 2 +n/2 ∆H H 2 O -∆H CmHnOp

कैलोरीमीटर की मदद से अध्ययन किए गए यौगिक के दहन की गर्मी निर्धारित करने और ∆H CO 2 और ∆H H 2 O को जानने के बाद, कोई इसके गठन की एन्थैल्पी का पता लगा सकता है।

हेस का नियमआपको किसी भी प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी की गणना करने की अनुमति देता है, यदि प्रतिक्रिया के प्रत्येक घटक के लिए इसकी थर्मोडायनामिक विशेषताओं में से एक ज्ञात हो - सरल पदार्थों से एक यौगिक के गठन की एन्थैल्पी। सरल पदार्थों से एक यौगिक के निर्माण की एन्थैल्पी को एक प्रतिक्रिया के ∆H के रूप में समझा जाता है, जिससे एकत्रीकरण और एलोट्रोपिक संशोधनों की उनकी विशिष्ट अवस्थाओं में लिए गए तत्वों से एक यौगिक के एक मोल का निर्माण होता है।

व्याख्यान 5

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियम. एन्ट्रापी. गिब्स फ़ंक्शन. रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान गिब्स फ़ंक्शन में परिवर्तन। संतुलन स्थिरांक और गिब्स फ़ंक्शन। किसी प्रतिक्रिया की संभावना का थर्मोडायनामिक अनुमान।

ऊष्मागतिकी का दूसरा नियमइस कथन को कहा गया कि दूसरी तरह की सतत गति मशीन बनाना असंभव है। कानून अनुभवजन्य रूप से प्राप्त किया गया था और इसके दो सूत्र एक दूसरे के समतुल्य हैं:

ए) एक प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम एक निश्चित शरीर से प्राप्त सभी गर्मी का उसके समकक्ष कार्य में परिवर्तन है;

बी) एक प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम कम गर्म शरीर से गर्मी के रूप में ऊर्जा का अधिक गर्म शरीर में स्थानांतरण होता है।

फ़ंक्शन δQ/T कुछ फ़ंक्शन S का कुल अंतर है: dS=(δQ/T) arr (1) - इस फ़ंक्शन S को शरीर की एन्ट्रॉपी कहा जाता है।

यहां Q और S एक दूसरे के समानुपाती हैं, यानी (Q) में वृद्धि के साथ (S) बढ़ता है, और इसके विपरीत। समीकरण (1) एक संतुलन (प्रतिवर्ती) प्रक्रिया से मेल खाता है। यदि प्रक्रिया गैर-संतुलन है, तो एन्ट्रापी बढ़ जाती है, फिर (1) रूपांतरित हो जाती है:

dS≥(δQ/T)(2) इस प्रकार, जब कोई भी संतुलन प्रक्रिया नहीं होती है, तो सिस्टम की एन्ट्रापी बढ़ जाती है। यदि (2) को ऊष्मागतिकी के पहले नियम में प्रतिस्थापित किया जाता है, तो हमें मिलता है: dE≤TdS-δA। इसे इस रूप में लिखने की प्रथा है: dE≤TdS-δA'-pdV, इसलिए: δA'≤-dE+TdS-pdV, यहां pdV संतुलन विस्तार कार्य है, δA' उपयोगी कार्य है। एक आइसोकोरिक-इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के लिए इस असमानता के दोनों हिस्सों का एकीकरण असमानता की ओर ले जाता है: ए'वी≤-∆E+T∆S(3). और आइसोबैरिक-आइसोथर्मल प्रक्रिया के लिए एकीकरण (Т=const, p=const) असमानता की ओर ले जाता है:

A' P ≤ - ∆E+T∆S – p∆V=-∆H + T∆S (4)

सही भाग (3 और 4) को क्रमशः कुछ कार्यों में परिवर्तन के रूप में लिखा जा सकता है:

एफ=ई-टीएस(5) और G=E-TS+pV; या जी=एच-टीएस (6)

F हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा है और G गिब्स ऊर्जा है, तो (3 और 4) को A' V ≤-∆F (7) और A' P ≤-∆G (8) के रूप में लिखा जा सकता है। समानता का नियम एक संतुलन प्रक्रिया से मेल खाता है। इस मामले में, सबसे उपयोगी कार्य किया जाता है, वह है, (ए' वी) मैक्स = -∆एफ, और (ए' पी) मैक्स = -∆जी। एफ और जी को क्रमशः आइसोकोरिक-आइसोथर्मल और आइसोबैरिक-आइसोथर्मल क्षमता कहा जाता है।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं का संतुलनएक प्रक्रिया (थर्मोडायनामिक) द्वारा विशेषता जिसमें सिस्टम संतुलन स्थितियों की एक सतत श्रृंखला से गुजरता है। इनमें से प्रत्येक अवस्था को थर्मोडायनामिक मापदंडों की अपरिवर्तनीयता (समय में) और सिस्टम में पदार्थ और गर्मी प्रवाह की अनुपस्थिति की विशेषता है। संतुलन की स्थिति संतुलन की गतिशील प्रकृति की विशेषता है, अर्थात, प्रत्यक्ष और रिवर्स प्रक्रियाओं की समानता, गिब्स ऊर्जा और हेल्महोल्ट्ज़ ऊर्जा का न्यूनतम मूल्य (यानी, dG=0 और d 2 G>0; dF) =0 और d 2 F>0). गतिशील संतुलन में, आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर समान होती है।समीकरण भी देखा जाना चाहिए:

µ जे डीएन जे =0, जहां µ J =(ðG/ðn J) T , P , h =G J घटक J की रासायनिक क्षमता है; n J घटक J (mol) की मात्रा है। µ J का बड़ा मान कणों की उच्च प्रतिक्रियाशीलता को इंगित करता है।

∆Gº=-RTLnK p(9)

समीकरण (9) को वान्ट हाफ इज़ोटेर्म समीकरण कहा जाता है। हजारों रासायनिक यौगिकों के संदर्भ साहित्य में तालिकाओं में ∆Gº का मान।

के पी = ई - ∆ जी º / (आरटी) = ई - ∆ एच º / आरटी ∙ ई ∆ एस º / आर (11)। (11) से कोई प्रतिक्रिया होने की संभावना का थर्मोडायनामिक अनुमान दे सकता है। तो, ऊष्माक्षेपी प्रतिक्रियाओं के लिए (∆Нº<0), протекающих с возрастанием энтропии, К р >1, और ∆G<0, то есть реакция протекает самопроизвольно. Для экзотермических реакций (∆Нº>0) एन्ट्रापी (∆Sº>0) में कमी के साथ, प्रक्रिया का सहज प्रवाह असंभव है।

यदि ∆Hº और ∆Sº का चिह्न समान है, तो प्रक्रिया आगे बढ़ने की थर्मोडायनामिक संभावना ∆Hº, ∆Sº और Tº के विशिष्ट मानों द्वारा निर्धारित की जाती है।

अमोनिया संश्लेषण प्रतिक्रिया के उदाहरण का उपयोग करते हुए, प्रक्रिया को लागू करने की संभावना पर ∆Н o और ∆S o के संयुक्त प्रभाव पर विचार करें:

इस प्रतिक्रिया के लिए, ∆Н o 298 = -92.2 kJ/mol, ∆S o 298 = -198 J/(mol * K), T∆S o 298 = -59 kJ/mol, ∆G o 298 = -33, 2kJ/मोल.

दिए गए डेटा से यह देखा जा सकता है कि एन्ट्रापी में परिवर्तन नकारात्मक है और प्रतिक्रिया के पक्ष में नहीं है, लेकिन साथ ही, प्रक्रिया को एक बड़े नकारात्मक एन्थैल्पी प्रभाव ∆Hº की विशेषता है, जिसके कारण प्रक्रिया संभव है। तापमान में वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया, जैसा कि कैलोरीमेट्रिक डेटा द्वारा दिखाया गया है, और भी अधिक ऊष्माक्षेपी हो जाती है (T=725K, ∆H=-113kJ/mol पर), लेकिन ∆Sо के नकारात्मक मान के साथ, तापमान में वृद्धि बहुत कम हो जाती है प्रक्रिया घटित होने की संभावना.

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तेल शोधन प्रक्रियाओं में जटिल प्रतिक्रियाओं की विभिन्न दिशाओं की थर्मोडायनामिक संभावना

गिब्स समीकरण के अनुसार, रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रक्रिया की थर्मोडायनामिक संभावना गिब्स मुक्त ऊर्जा (आइसोबैरिक-आइसोथर्मल क्षमता, मुक्त एन्थैल्पी) में परिवर्तन के संकेत और परिमाण से निर्धारित होती है। गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन निम्नलिखित सूत्र द्वारा प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक से संबंधित है:

रासायनिक प्रतिक्रिया थर्मोडायनामिक तेल शोधन

जहाँ K p संतुलन स्थिरांक है,

के पी = के 1 /के 2, (के 1 और के 2 आगे और पीछे की प्रतिक्रियाओं की दर स्थिरांक हैं); - गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन;

आर गैस स्थिरांक है;

टी - तापमान, के.

यदि K 1 > K 2 (अर्थात, प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की ओर जाती है), तो K p > 1 और ln K p > 0, अर्थात।< 0.

समीकरण से यह निष्कर्ष निकलता है कि एक नकारात्मक मान (कम तापमान टी और दबाव पी पर) एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सहज घटना के लिए एक शर्त है। इसके अलावा, ऋणात्मक मान का निरपेक्ष मान जितना अधिक होगा, इस प्रतिक्रिया की संभावना उतनी ही अधिक होगी।

यह ज्ञात है कि हाइड्रोकार्बन (एसिटिलीन को छोड़कर) और तापमान के बढ़ते आणविक भार के साथ मूल्य बढ़ता है। नतीजतन, उच्च आणविक भार वाले हाइड्रोकार्बन, जिनमें उच्च गठन क्षमता होती है, थर्मल रूप से कम स्थिर होते हैं और विशेष रूप से उच्च तापमान पर विघटित होने की प्रतिक्रिया अधिक होती है।

किसी विशेष प्रतिक्रिया की थर्मोडायनामिक संभावना का आकलन करने के लिए, प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन के परिमाण का उपयोग किया जाता है।

मुक्त ऊर्जा तंत्र की आंतरिक ऊर्जा का वह भाग है जिसे कार्य में परिवर्तित किया जा सकता है। प्रतिक्रियाएँ प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय हो सकती हैं। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं, जो स्थितियों के आधार पर एक या विपरीत दिशा में जाती हैं, उनमें शामिल हैं:

1. तत्वों से सरलतम हाइड्रोकार्बन का निर्माण और हाइड्रोकार्बन का अपघटन;

2. ओलेफिन का हाइड्रोजनीकरण - पैराफिन का निर्जलीकरण;

3. एरोमैटिक्स का हाइड्रोजनीकरण - छह-सदस्यीय नैफ्थीन का निर्जलीकरण;

4. सुगंधित हाइड्रोकार्बन का संघनन;

5. आइसोमेराइजेशन।

कई प्रतिक्रियाएँ: क्रैकिंग, कोकिंग, पोलीमराइज़ेशन अपरिवर्तनीय हैं।

प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के लिए, बाहरी स्थितियों (तापमान और दबाव) का कोई भी मूल्य संतुलन प्रणाली की एक निश्चित स्थिति से मेल खाता है, जो शुरुआती पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों की मात्रा के एक निश्चित अनुपात की विशेषता है। संतुलन की इस स्थिति का अनुमान संतुलन स्थिरांक द्वारा लगाया जाता है।

किसी भी (अपरिवर्तनीय सहित) प्रतिक्रिया की थर्मोडायनामिक संभावना प्रतिक्रिया जी की मुक्त ऊर्जा के मूल्य में परिवर्तन के संकेत से निर्धारित होती है (यदि किसी आइसोथर्मल प्रतिक्रिया के लिए जी का मूल्य ज्ञात है और यदि यह मान सकारात्मक हो जाता है , संकेतित दिशा में प्रतिक्रिया थर्मोडायनामिक रूप से असंभव है। यदि मान नकारात्मक है, तो प्रक्रिया हो सकती है, और वास्तव में हो रही है, भले ही बेहद धीमी गति से।

किसी भी तापमान पर प्रारंभिक और अंतिम पदार्थ G के तत्वों से गठन की मुक्त ऊर्जा के मूल्यों की तालिकाओं से मान लेते हुए और इन तापमानों के लिए प्रतिक्रिया G की मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन का निर्धारण करते हुए, हम प्राप्त करते हैं समीकरण में गुणांक ए और बी

जी टी = ए + बीटी,

G = 0, तो यह प्रतिक्रिया की थर्मोडायनामिक संभावना की तापमान सीमा है: निचला वाला, यदि? G, T में वृद्धि के साथ बढ़ता है, और ऊपरी वाला, यदि? G तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है। प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के लिए, प्रतिक्रिया थर्मोडायनामिक संभावना के बाहर के तापमान पर भी होती है, लेकिन विपरीत प्रतिक्रिया की तुलना में कम गहराई के साथ। हालाँकि, प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाओं के लिए, अभिकारकों की सांद्रता को बदलकर पैदावार को बदला जा सकता है।

किसी रासायनिक प्रतिक्रिया के होने की थर्मोडायनामिक संभावना गिब्स मुक्त ऊर्जा (आइसोबैरिक-आइसोथर्मल क्षमता, मुक्त एन्थैल्पी) में परिवर्तन के संकेत और परिमाण से निर्धारित होती है। गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन निम्नलिखित सूत्र द्वारा प्रतिक्रिया के संतुलन स्थिरांक से संबंधित है:

एलएन के पी = - ?जी/(आरटी),

जहाँ K p संतुलन स्थिरांक है,

के पी - के 1 / के 2 वाई (के 1 और के 2 - प्रत्यक्ष और रिवर्स प्रतिक्रियाओं की दर स्थिरांक);

जी गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन है;

आर- गैस स्थिरांक;

T तापमान है, K.

यदि K 1 > K 2 (अर्थात, प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की दिशा में जाती है), तो Kp > 1 और lpKp > 0, अर्थात। ?जी< 0.

समीकरण से यह निष्कर्ष निकलता है कि एक नकारात्मक मान?जी (तापमान टी और दबाव पी के कम मूल्यों पर) एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सहज घटना के लिए एक शर्त है। इसके अलावा, ऋणात्मक मान?G का निरपेक्ष मान जितना अधिक होगा, इस प्रतिक्रिया की संभावना उतनी ही अधिक होगी।

यह ज्ञात है कि हाइड्रोकार्बन के आणविक भार (एसिटिलीन को छोड़कर) और तापमान में वृद्धि के साथ ΔG मान बढ़ता है। नतीजतन, उच्च-आणविक हाइड्रोकार्बन, जिनमें उच्च गठन ऊर्जा क्षमता ΔG होती है, थर्मल रूप से कम स्थिर होते हैं और विशेष रूप से उच्च तापमान पर, अपघटन प्रतिक्रियाओं के प्रति अधिक प्रवण होते हैं।

औद्योगिक थर्मल प्रक्रियाएं आमतौर पर दबाव में की जाती हैं और सजातीय या विषम प्रतिक्रियाओं के साथ होती हैं।

सिद्धांत रूप में, तेल शोधन की कोई भी थर्मल प्रक्रिया डिहाइड्रोजनेशन और हाइड्रोकार्बन के अपघटन की एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं और संश्लेषण, पोलीमराइजेशन, संघनन आदि की एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं दोनों के साथ होती है। इस प्रकार की प्रतिक्रियाएं न केवल थर्मल प्रभावों के संकेत में भिन्न होती हैं, बल्कि गिब्स मुक्त ऊर्जा मूल्यों की तापमान निर्भरता में। हाइड्रोकार्बन के अपघटन की एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए, बढ़ते तापमान के साथ ΔG का मान घट जाता है, और एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए वे बढ़ जाते हैं, यानी, अपघटन प्रतिक्रियाएं थर्मोडायनामिक रूप से उच्च तापमान वाली होती हैं, और संश्लेषण प्रतिक्रियाएं थर्मोडायनामिक रूप से कम तापमान वाली होती हैं। एक समान निष्कर्ष ले चेटेलियर - ब्राउन के सिद्धांत से आता है: तापमान में वृद्धि उत्पादों के निर्माण की दिशा में एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के प्रवाह में योगदान करती है, और विपरीत दिशा में एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं में योगदान करती है।

300-1200 डिग्री सेल्सियस के तापमान रेंज में, जिसमें अधिकांश औद्योगिक तेल शोधन प्रक्रियाएं की जाती हैं, मुक्त एन्थैल्पी तापमान पर रैखिक रूप से निर्भर करती है:

इस समीकरण में, गुणांक b का मान प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव में वृद्धि के साथ बढ़ता है (एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए, b > 0, और एक्सोथर्मिक प्रतिक्रियाओं के लिए, b< 0). В реакциях с небольшим тепловым эффектом (например, изомеризации или гидрокрекинга) ?G мало зависит от температуры. В реакциях же со значительным тепловым эффектом (выделение или поглощение) эта зависимость заметно значительнее.

ले चैटेलियर-ब्राउन सिद्धांत के अनुसार, प्रतिक्रिया दर स्थिरांक के मूल्य पर दबाव का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इसकी वृद्धि मात्रा में कमी (मुख्य रूप से संश्लेषण प्रतिक्रियाओं) के साथ प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा देती है। कम दबाव अपघटन प्रतिक्रियाओं को तेज करता है।

थर्मल प्रक्रियाओं के दौरान एक या किसी अन्य अपघटन उत्पाद के गठन की संभावना की भविष्यवाणी भी थर्मोडायनामिक डेटा पर आधारित हो सकती है, विशेष रूप से, अणुओं में परमाणुओं के बीच बाध्यकारी ऊर्जा के मूल्यों पर। इस प्रकार, गठन की मुक्त एन्थैल्पी पर डेटा का विश्लेषण हमें हाइड्रोकार्बन के अपघटन की दिशा के बारे में निम्नलिखित निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है।

अल्केन्स में, अत्यधिक कार्बन परमाणु और हाइड्रोजन के बीच बंधन तोड़ने वाली ऊर्जा मीथेन (431 kJ/mol) में सबसे अधिक होती है, और जैसे-जैसे कार्बन परमाणुओं की संख्या 4 तक बढ़ती है, यह घटती जाती है और फिर स्थिर हो जाती है (394 kJ/mol के स्तर पर) ).

सामान्य अल्केन्स में, श्रृंखला के अंदर स्थित हाइड्रोजन परमाणुओं और कार्बन के बीच बंधन तोड़ने वाली ऊर्जा श्रृंखला के मध्य की ओर धीरे-धीरे कम हो जाती है (360 kJ/mol तक)।

द्वितीयक और विशेष रूप से तृतीयक कार्बन परमाणु से हाइड्रोजन परमाणु के पृथक्करण की ऊर्जा प्राथमिक परमाणु से कुछ कम होती है।

एल्कीन अणु में, दोहरे बंधन वाले कार्बन परमाणु से हाइड्रोजन परमाणु के अवशोषण की ऊर्जा बहुत अधिक होती है, और दोहरे बंधन वाले कार्बन परमाणु से, यह C--H बंधन की ऊर्जा से बहुत कम होती है। अल्केन्स में.

नैफ्थेनिक रिंगों में, C--H बंधन की ताकत अल्केन अणुओं में हाइड्रोजन के साथ द्वितीयक कार्बन परमाणु के बंधन के समान होती है।

बेंजीन और एल्केलारोमैटिक हाइड्रोकार्बन के अणुओं में, रिंग में कार्बन परमाणु और हाइड्रोजन के बीच बंधन ऊर्जा मीथेन में सी-एच बंधन की ताकत के बराबर होती है, और सुगंधित रिंग के साथ संयुग्मित कार्बन से हाइड्रोजन अमूर्त की ऊर्जा होती है अल्केन्स में C--H बंधन की ऊर्जा से बहुत कम।

हाइड्रोकार्बन के सभी वर्गों के अणुओं में कार्बन-कार्बन बंधन को तोड़ने की ऊर्जा हमेशा C--H बंधन की ऊर्जा (लगभग 50 kJ/mol) से कम होती है।

अल्केन अणुओं में, श्रृंखला की लंबाई, संरचना और टूटे हुए बंधन का स्थान गुणात्मक रूप से कार्बन-कार्बन बंधन को तोड़ने की ऊर्जा को प्रभावित करते हैं, उसी तरह सी-एच बंधन की ताकत पर उनका प्रभाव पड़ता है। इस प्रकार, कार्बन परमाणुओं की संख्या बढ़ने पर सबसे बाहरी कार्बन परमाणुओं के बीच का बंधन कमजोर हो जाता है (ईथेन के लिए 360 से पेंटेन और उच्चतर के लिए 335 kJ/mol तक), और आंतरिक कार्बन परमाणुओं के बीच का बंधन कार्बन परमाणुओं की संख्या के करीब पहुंचने पर कमजोर हो जाता है। श्रृंखला के मध्य (310 kJ/mol तक)। उदाहरण के लिए, एन-ऑक्टेन अणु में बंधन तोड़ने वाली ऊर्जा सी--सी, उसके स्थान के आधार पर, निम्नानुसार बदलती है: 335; 322; 314; 310; 314; 322; 335 केजे/मोल।

प्राथमिक, द्वितीयक (C w) और तृतीयक (C tr) कार्बन परमाणुओं के संयोजन में प्राथमिक कार्बन परमाणुओं के बीच के बंधन हमेशा C--C बांड से अधिक मजबूत होते हैं। कार्बन-कार्बन बंधन (D c - c) को तोड़ने की ऊर्जा निम्नलिखित क्रम में घटती है:

डी सी - सी > डी सी - सी टी > डी सी - सी टीआर > डी सी टी - सी टी > डी सी टी - सी टीआर > डी सी टीआर - सी टीआर।

10. एल्केन्स में, कार्बन-कार्बन डबल बॉन्ड अल्केन्स में C--C बॉन्ड की तुलना में अधिक मजबूत (लेकिन 2 गुना से कम) होते हैं। इस प्रकार, एथिलीन में C = C बंधन की विखंडन ऊर्जा 500 kJ/mol है। हालाँकि, डबल से संयुग्मित C--C-बॉन्ड (यानी, इसके b-स्थिति में स्थित) अल्केन्स में C--C-बॉन्ड की तुलना में बहुत कमजोर हैं।

11. साइक्लोपेंटेन (293 kJ/mol) और साइक्लोहेक्सेन (310 kJ/mol) के रिंग में कार्बन-कार्बन बंधन को तोड़ने की ऊर्जा सामान्य हेक्सेन की श्रृंखला के बीच में C--C-बंध से कुछ कम है। (318 केजे/मोल)।

12. एल्केलेरोमैटिक हाइड्रोकार्बन में, एरोमैटिक रिंग (C--C ar) से संयुग्मित कार्बन-कार्बन बंधन अल्केन्स में C--C बंधन की तुलना में कम मजबूत होता है। एक सुगंधित वलय के साथ संयुग्मन कार्बन-कार्बन बंधन की ताकत को लगभग उसी हद तक कम कर देता है जैसे दोहरे बंधन के साथ संयुग्मन। कई बेंजीन रिंगों के साथ संयुग्मन से सी-सी बांड की ताकत और भी कम हो जाती है।

13. हाइड्रोजन अणु में हाइड्रोजन परमाणुओं के टूटने (पृथक्करण) की ऊर्जा सबसे अधिक गर्मी प्रतिरोधी मीथेन में C--H बंधन से कुछ अधिक है और 435 kJ/mol है।

14. ताकत के संदर्भ में, मर्कैप्टन में सी--एस बॉन्ड और डाइसल्फ़ाइड्स में एस--एस बॉन्ड अल्केन्स में सी--सी बॉन्ड के बराबर है।

जाहिर है, हाइड्रोकार्बन कच्चे माल के थर्मोलिसिस के दौरान, सबसे कमजोर बंधन सबसे पहले टूट जाएंगे और उत्पाद मुख्य रूप से गठन की कम मुक्त ऊर्जा के साथ बनेंगे। इस प्रकार, थर्मोडायनामिक विश्लेषण घटक संरचना की भविष्यवाणी करना और थर्मल और उत्प्रेरक प्रक्रियाओं की स्थितियों के आधार पर प्रतिक्रिया उत्पादों में घटकों के संतुलन सांद्रता की गणना करना संभव बनाता है।

थर्मोलिसिस के दौरान हाइड्रोकार्बन के रासायनिक परिवर्तनों की योजनाएं (I-IV) अंजीर में दिखाई गई हैं। 1.

चावल। 1. कच्चे माल के थर्मोलिसिस के दौरान हाइड्रोकार्बन परिवर्तन की योजनाएँ

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