व्यायाम 81.
Fe की कमी के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना करें 2O3 धातु एल्यूमीनियम यदि 335.1 ग्राम लोहा प्राप्त किया गया था। उत्तर: 2543.1 kJ.
फेसला:
प्रतिक्रिया समीकरण:

\u003d (अल 2 ओ 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669.8 - (-822.1) \u003d -847.7 kJ

335.1 ग्राम लोहा प्राप्त करने पर निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना, हम अनुपात से करते हैं:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : एक्स; एक्स = (0847.7 .) . 335,1)/ (2 . 55.85) = 2543.1 kJ,

जहां 55.85 लोहे का परमाणु द्रव्यमान है।

जवाब: 2543.1 केजे.

प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव

टास्क 82.
एथिलीन सी 2 एच 4 (जी) और जल वाष्प की बातचीत से गैसीय एथिल अल्कोहल सी 2 एच 5 ओएच प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। उत्तर: -45.76 केजे।
फेसला:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें, हेस कानून के परिणाम का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं:

\u003d (सी 2 एच 5 ओएच) - [ (सी 2 एच 4) + (एच 2 ओ)] \u003d
= -235.1 - [(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 kJ

प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य, रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि अन्यथा निर्दिष्ट नहीं किया जाता है, एक स्थिर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, कुंआ- तरल, को

यदि किसी अभिक्रिया के परिणामस्वरूप ऊष्मा निकलती है, तो< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = - 45.76 केजे।

जवाब:- 45.76 केजे।

टास्क 83.
निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों के आधार पर हाइड्रोजन के साथ आयरन (II) ऑक्साइड की कमी प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें:

ए) ईईओ (सी) + सीओ (जी) \u003d फे (सी) + सीओ 2 (जी); = -13.18 केजे;
बी) सीओ (जी) + 1/2O 2 (जी) = सीओ 2 (जी); = -283.0 केजे;
सी) एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे।
उत्तर: +27.99 केजे।

फेसला:
हाइड्रोजन के साथ आयरन ऑक्साइड (II) की कमी के लिए प्रतिक्रिया समीकरण का रूप है:

ईईओ (के) + एच 2 (जी) \u003d फे (के) + एच 2 ओ (जी); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

पानी के बनने की गर्मी समीकरण द्वारा दी जाती है

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे,

और आयरन ऑक्साइड (II) के गठन की गर्मी की गणना की जा सकती है यदि समीकरण (ए) को समीकरण (बी) से घटाया जाता है।

\u003d (सी) - (बी) - (ए) \u003d -241.83 - [-283.o - (-13.18)] \u003d + 27.99 केजे।

जवाब:+27.99 केजे।

टास्क 84.
गैसीय हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड की परस्पर क्रिया के दौरान, जल वाष्प और कार्बन डाइसल्फ़ाइड СS 2 (g) बनते हैं। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, इसके थर्मल प्रभाव की प्रारंभिक गणना करें। उत्तर: +65.43 केजे।
फेसला:
जी- गैसीय, कुंआ- तरल, को- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएस 2) - [(एच 2 एस) + (सीओ 2)];
= 2(-241.83) + 115.28 - = +65.43 केजे।

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = +65.43 केजे।

जवाब:+65.43 केजे।

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण

कार्य 85.
सीओ (जी) और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, जिसके परिणामस्वरूप सीएच 4 (जी) और एच 2 ओ (जी) बनते हैं। यदि सामान्य परिस्थितियों में 67.2 लीटर मीथेन प्राप्त की जाती है, तो इस प्रतिक्रिया के दौरान कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 618.48 kJ।
फेसला:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य, रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, कुंआ- कुछ को- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सीओ (जी) + 3 एच 2 (जी) \u003d सीएच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएच 4) - (सीओ)];
\u003d (-241.83) + (-74.84) ​​- (-110.52) \u003d -206.16 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

22,4 : -206,16 = 67,2 : एक्स; एक्स \u003d 67.2 (-206.16) / 22? 4 \u003d -618.48 केजे; क्यू = 618.48 केजे।

जवाब: 618.48 केजे।

गठन की गर्मी

कार्य 86.
ऊष्मीय प्रभाव जिसकी प्रतिक्रिया गठन की गर्मी के बराबर होती है। निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों से NO के गठन की गर्मी की गणना करें:
ए) 4एनएच 3 (जी) + 5ओ 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1168.80 केजे;
बी) 4एनएच 3 (जी) + 3ओ 2 (जी) \u003d 2एन 2 (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1530.28 केजे
उत्तर: 90.37 केजे।
फेसला:
गठन की मानक गर्मी मानक परिस्थितियों (टी = 298 के; पी = 1.0325.105 पा) के तहत साधारण पदार्थों से इस पदार्थ के 1 मोल के गठन की गर्मी के बराबर है। सरल पदार्थों से NO के निर्माण को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NO

प्रतिक्रिया (a) जिसमें NO के 4 मोल बनते हैं और प्रतिक्रिया (b) दी गई है जिसमें N2 के 2 मोल बनते हैं। दोनों प्रतिक्रियाओं में ऑक्सीजन शामिल है। इसलिए, NO के गठन की मानक ऊष्मा निर्धारित करने के लिए, हम निम्नलिखित हेस चक्र की रचना करते हैं, अर्थात, हमें समीकरण (a) को समीकरण (b) से घटाना होगा:

इस प्रकार, 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90.37 केजे।

जवाब: 618.48 केजे।

टास्क 87.
क्रिस्टलीय अमोनियम क्लोराइड गैसीय अमोनिया और हाइड्रोजन क्लोराइड की परस्पर क्रिया से बनता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। यदि सामान्य परिस्थितियों में प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की खपत होती है, तो कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 78.97 केजे।
फेसला:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य, रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। निम्नलिखित स्वीकार किए जाते हैं को- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

एनएच 3 (जी) + एचसीएल (जी) \u003d एनएच 4 सीएल (के)। ; = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315.39 - [-46.19 + (-92.31) = -176.85 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

इस प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की प्रतिक्रिया के दौरान जारी गर्मी अनुपात से निर्धारित होती है:

22,4 : -176,85 = 10 : एक्स; एक्स \u003d 10 (-176.85) / 22.4 \u003d -78.97 केजे; क्यू = 78.97 केजे।

जवाब: 78.97 केजे।

थर्मोकैमिस्ट्री में, गर्मी की मात्रा क्यूजो रासायनिक अभिक्रिया के परिणामस्वरूप मुक्त या अवशोषित होता है, कहलाता है थर्मल प्रभाव।ऊष्मा छोड़ने वाली अभिक्रियाएँ कहलाती हैं एक्ज़ोथिर्मिक (प्रश्न> 0), और गर्मी के अवशोषण के साथ - एन्दोठेर्मिक (क्यू<0 ).

ऊष्मप्रवैगिकी में, क्रमशः, वे प्रक्रियाएँ जिनमें ऊष्मा निकलती है, कहलाती हैं एक्ज़ोथिर्मिक, और वे प्रक्रियाएँ जिनमें ऊष्मा अवशोषित होती है - एन्दोठेर्मिक.

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम के परिणाम के अनुसार आइसोकोरिक-आइसोथर्मल प्रक्रियाओं के लिए, थर्मल प्रभाव सिस्टम की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होता है .

चूंकि थर्मोकैमिस्ट्री में थर्मोडायनामिक्स के संबंध में विपरीत संकेत का उपयोग किया जाता है, तो।

आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल प्रक्रियाओं के लिए, थर्मल प्रभाव सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर होता है .

अगर डी एच > 0- प्रक्रिया गर्मी के अवशोषण के साथ आगे बढ़ती है और है ऊष्माशोषी

अगर डी एच< 0 - प्रक्रिया गर्मी की रिहाई के साथ होती है और है ऊष्माक्षेपी

ऊष्मप्रवैगिकी के पहले नियम से यह निम्नानुसार हैहेस का नियम:

रासायनिक प्रतिक्रियाओं का ऊष्मीय प्रभाव केवल प्रारंभिक पदार्थों और अंतिम उत्पादों के प्रकार और अवस्था पर निर्भर करता है, लेकिन प्रारंभिक अवस्था से अंतिम अवस्था में संक्रमण के मार्ग पर निर्भर नहीं करता है।

इस कानून का एक परिणाम यह नियम है कि थर्मोकेमिकल समीकरणों के साथ, आप सामान्य बीजीय संचालन कर सकते हैं।

एक उदाहरण के रूप में, CO2 के लिए कोयले के ऑक्सीकरण की प्रतिक्रिया पर विचार करें।

प्रारंभिक पदार्थों से अंतिम में संक्रमण सीधे कोयले को सीओ 2 में जलाकर किया जा सकता है:

सी (टी) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी)।

इस प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव एच 1.

इस प्रक्रिया को दो चरणों में किया जा सकता है (चित्र 4)। पहले चरण में, कार्बन प्रतिक्रिया से CO में जलता है

सी (टी) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ (जी),

दूसरे CO पर CO 2 तक जल जाता है

सीओ (टी) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी)।

इन प्रतिक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभाव, क्रमशः, एच 2और एच 3.

चावल। 4. CO 2 . को कोयले की दहन प्रक्रिया की योजना

व्यवहार में तीनों प्रक्रियाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हेस का नियम आपको इन तीन प्रक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों को समीकरण द्वारा संबंधित करने की अनुमति देता है:

Δ एच 1=Δ एच 2 + Δ एच 3.

पहली और तीसरी प्रक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों को अपेक्षाकृत आसानी से मापा जा सकता है, लेकिन उच्च तापमान पर कोयले का कार्बन मोनोऑक्साइड में दहन मुश्किल है। इसके तापीय प्रभाव की गणना की जा सकती है:

Δ एच 2=Δ एच 1 - Δ एच 3.

मूल्यों एच 1और एच 2उपयोग किए गए कोयले के प्रकार पर निर्भर करता है। मूल्य एच 3इससे संबंधित नहीं है। 298K पर स्थिर दाब पर CO के एक मोल के दहन के दौरान ऊष्मा की मात्रा होती है एच 3= -283.395 kJ/mol. मैं एच 1\u003d -393.86 kJ / mol 298K पर। फिर 298K . पर एच 2\u003d -393.86 + 283.395 \u003d -110.465 kJ / mol।

हेस का नियम उन प्रक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना करना संभव बनाता है जिनके लिए कोई प्रयोगात्मक डेटा नहीं है या जिसके लिए उन्हें आवश्यक शर्तों के तहत मापा नहीं जा सकता है। यह रासायनिक प्रतिक्रियाओं, और विघटन, वाष्पीकरण, क्रिस्टलीकरण, सोखना, आदि की प्रक्रियाओं पर भी लागू होता है।

हेस के नियम को लागू करते समय, निम्नलिखित शर्तों का कड़ाई से पालन किया जाना चाहिए:

दोनों प्रक्रियाओं में वास्तव में एक ही प्रारंभ राज्य और वास्तव में एक ही अंत राज्य होना चाहिए;

न केवल उत्पादों की रासायनिक संरचना समान होनी चाहिए, बल्कि उनके अस्तित्व (तापमान, दबाव, आदि) और एकत्रीकरण की स्थिति, और क्रिस्टलीय पदार्थों के लिए, क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति भी होनी चाहिए।

हेस कानून के आधार पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना करते समय, दो प्रकार के थर्मल प्रभाव आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं - दहन की गर्मी और गठन की गर्मी।

शिक्षा की गर्मीसरल पदार्थों से दिए गए यौगिक के बनने की प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव कहलाता है।

ज्वलन की ऊष्माइन आक्साइडों के संबंधित तत्वों या यौगिकों के उच्च आक्साइड के गठन के साथ ऑक्सीजन के साथ दिए गए यौगिक के ऑक्सीकरण की प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव कहा जाता है।

ऊष्मीय प्रभावों और अन्य मात्राओं के संदर्भ मूल्यों को आमतौर पर पदार्थ की मानक अवस्था के लिए संदर्भित किया जाता है।

जैसा मानक स्थितिअलग-अलग तरल और ठोस पदार्थ किसी दिए गए तापमान पर और एक वायुमंडल के बराबर दबाव पर अपनी स्थिति लेते हैं, और अलग-अलग गैसों के लिए, उनकी अवस्था ऐसी होती है कि दिए गए तापमान और दबाव पर 1.01 10 5 Pa (1 एटीएम) के बराबर होती है। इनमें एक आदर्श गैस के गुण होते हैं। गणना की सुविधा के लिए, संदर्भ डेटा देखें मानक तापमान 298 के.

यदि कोई तत्व कई संशोधनों में मौजूद हो सकता है, तो ऐसे संशोधन को मानक के रूप में स्वीकार किया जाता है, जो 298 K पर स्थिर होता है और वायुमंडलीय दबाव 1.01 10 5 Pa (1 एटीएम) के बराबर होता है।

पदार्थों की मानक अवस्था से संबंधित सभी मात्राओं को एक वृत्त के रूप में एक सुपरस्क्रिप्ट के साथ चिह्नित किया जाता है: . धातुकर्म प्रक्रियाओं में, अधिकांश यौगिक गर्मी की रिहाई के साथ बनते हैं, इसलिए उनके लिए थैलेपी वृद्धि होती है। मानक स्थिति में तत्वों के लिए, मान .

प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों के गठन के मानक तापों के संदर्भ डेटा का उपयोग करके, कोई आसानी से प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव की गणना कर सकता है।

हेस के नियम से यह इस प्रकार है:प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव समीकरण के दाईं ओर इंगित सभी पदार्थों के गठन की गर्मी के अंतर के बराबर है(अंतिम पदार्थ या प्रतिक्रिया उत्पाद) , और समीकरण के बाईं ओर इंगित सभी पदार्थों के गठन की गर्मी(आरंभिक सामग्री) , प्रतिक्रिया समीकरण में इन पदार्थों के सूत्रों के सामने गुणांक के बराबर गुणांक के साथ लिया गया:

कहाँ पे एन- अभिक्रिया में शामिल पदार्थ के मोलों की संख्या।

उदाहरण। आइए हम प्रतिक्रिया Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 के थर्मल प्रभाव की गणना करें। प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों के गठन की गर्मी हैं: Fe 3 O 4 के लिए, CO के लिए, FeO के लिए, CO 2 के लिए।

प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव:

चूँकि 298K पर अभिक्रिया ऊष्माशोषी है, अर्थात्। गर्मी के अवशोषण के साथ चला जाता है।

7. मानक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें: Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g), यदि गठन की गर्मी: Fe 2 O 3 (t) \u003d - 821.3 kJ / mol; CO (जी) = - 110.5 केजे/मोल;

सीओ 2 (जी) \u003d - 393.5 केजे / मोल।

Fe 2 O 3 (t) + 3 CO (g) \u003d 2 Fe (t) + 3 CO 2 (g),

प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों के दहन के मानक थर्मल प्रभावों को जानने के बाद, हम मानक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करते हैं:

16. तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता। वानट हॉफ का नियम। प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक।

केवल सक्रिय अणुओं के बीच टकराव से प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिनमें से औसत ऊर्जा प्रतिक्रिया में प्रतिभागियों की औसत ऊर्जा से अधिक होती है।

जब एक निश्चित सक्रियण ऊर्जा E को अणुओं (औसत से अधिक ऊर्जा) तक पहुँचाया जाता है, तो अणुओं में परमाणुओं की परस्पर क्रिया की संभावित ऊर्जा कम हो जाती है, अणुओं के भीतर के बंधन कमजोर हो जाते हैं, अणु प्रतिक्रियाशील हो जाते हैं।

सक्रियण ऊर्जा आवश्यक रूप से बाहर से आपूर्ति नहीं की जाती है; यह अणुओं के कुछ हिस्से को उनके टकराव के दौरान ऊर्जा का पुनर्वितरण करके प्रदान किया जा सकता है। बोल्ट्जमैन के अनुसार, एन अणुओं में निम्नलिखित सक्रिय अणुओं की संख्या एन बढ़ी हुई ऊर्जा के साथ है :

एन एन ई - ई / आरटी

जहां ई सक्रियण ऊर्जा है, औसत स्तर की तुलना में ऊर्जा की आवश्यक अतिरिक्त दिखा रहा है कि प्रतिक्रिया संभव होने के लिए अणुओं के पास होना चाहिए; शेष पद सर्वविदित हैं।

दो तापमानों टी 1 और टी 2 के लिए थर्मल सक्रियण के दौरान दर स्थिरांक का अनुपात होगा:

, (2) , (3)

जो आपको दो अलग-अलग तापमानों टी 1 और टी 2 पर प्रतिक्रिया दर को मापकर सक्रियण ऊर्जा निर्धारित करने की अनुमति देता है।

तापमान में 10 0 की वृद्धि से प्रतिक्रिया दर 2-4 गुना बढ़ जाती है (अनुमानित वैंट हॉफ नियम)। तापमान में 10 0 की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर (और इसलिए दर स्थिर) कितनी बार बढ़ती है, यह दर्शाती है कि प्रतिक्रिया का तापमान गुणांक कहा जाता है:

 (4) .(5)

इसका मतलब है, उदाहरण के लिए, औसत दर में 2 गुना ( = 2) की पारंपरिक रूप से स्वीकृत वृद्धि के लिए तापमान में 100 0 की वृद्धि के साथ, प्रतिक्रिया दर 2 10 से बढ़ जाती है, अर्थात। लगभग 1000 बार, और जब = 4 - 4 10, अर्थात्। 1000000 बार। वैंट हॉफ नियम एक संकीर्ण सीमा में अपेक्षाकृत कम तापमान पर होने वाली प्रतिक्रियाओं पर लागू होता है। बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया दर में तेज वृद्धि को इस तथ्य से समझाया जाता है कि सक्रिय अणुओं की संख्या में तेजी से वृद्धि होती है।

25. वैंट हॉफ रासायनिक प्रतिक्रिया इज़ोटेर्म समीकरण।

एक मनमानी प्रतिक्रिया के लिए सामूहिक कार्रवाई के नियम के अनुसार

और ए + बीबी = सीसी + डीडी

प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर के लिए समीकरण लिखा जा सकता है:

,

और विपरीत प्रतिक्रिया की दर के लिए:

.

जैसे-जैसे प्रतिक्रिया बाएं से दाएं आगे बढ़ती है, पदार्थ ए और बी की सांद्रता कम हो जाती है और आगे की प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है। दूसरी ओर, जैसे-जैसे प्रतिक्रिया उत्पाद सी और डी जमा होते हैं, प्रतिक्रिया दर दाएं से बाएं बढ़ जाएगी। एक क्षण आता है जब 1 और υ 2 की गति समान हो जाती है, सभी पदार्थों की सांद्रता अपरिवर्तित रहती है, इसलिए,

,

जहां के सी = के 1 / के 2 =

.

निरंतर मूल्य के सी, आगे और रिवर्स प्रतिक्रियाओं के दर स्थिरांक के अनुपात के बराबर, प्रारंभिक पदार्थों के संतुलन सांद्रता और उनकी बातचीत के उत्पादों (उनके स्टोइकोमेट्रिक गुणांक के संदर्भ में) के माध्यम से संतुलन की स्थिति का मात्रात्मक रूप से वर्णन करता है और संतुलन स्थिरांक कहलाता है। संतुलन स्थिरांक केवल दिए गए तापमान के लिए स्थिर होता है, अर्थात।

के सी \u003d एफ (टी)। एक रासायनिक प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक आमतौर पर एक अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है, जिसका अंश प्रतिक्रिया उत्पादों के संतुलन दाढ़ सांद्रता का उत्पाद है, और हर प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता का उत्पाद है।

यदि प्रतिक्रिया घटक आदर्श गैसों का मिश्रण हैं, तो संतुलन स्थिरांक (K p) घटकों के आंशिक दबावों के रूप में व्यक्त किया जाता है:

.

K p से K में संक्रमण के लिए हम राज्य P · V = n · R · T के समीकरण का उपयोग करते हैं। जहां तक ​​कि

, तो पी = सी · आर · टी। .

यह समीकरण से निम्नानुसार है कि K p = K s, बशर्ते कि प्रतिक्रिया गैस चरण में मोल की संख्या को बदले बिना आगे बढ़े, अर्थात। जब (सी + डी) = (ए + बी)।

यदि प्रतिक्रिया निरंतर P और T या V और T पर स्वतःस्फूर्त रूप से आगे बढ़ती है, तो इस प्रतिक्रिया के मानG और F समीकरणों से प्राप्त किए जा सकते हैं:

,

जहां सी ए, सी बी, सी सी, सी डी प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों की कोई भी संतुलन सांद्रता नहीं हैं।

,

जहाँ P A, P B, P C, P D प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों के आंशिक दबाव हैं।

अंतिम दो समीकरणों को वैंट हॉफ रासायनिक प्रतिक्रिया इज़ोटेर्म समीकरण कहा जाता है। यह संबंध प्रारंभिक पदार्थों की विभिन्न सांद्रता पर इसकी दिशा निर्धारित करने के लिए, प्रतिक्रिया के G और F के मूल्यों की गणना करना संभव बनाता है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दोनों गैस प्रणालियों के लिए और समाधान के लिए, प्रतिक्रिया में ठोस की भागीदारी के साथ (यानी विषम प्रणालियों के लिए), ठोस चरण की एकाग्रता संतुलन स्थिरांक के लिए अभिव्यक्ति में शामिल नहीं है, क्योंकि यह एकाग्रता व्यावहारिक रूप से है लगातार। तो प्रतिक्रिया के लिए

2 सीओ (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + सी (टी)

संतुलन स्थिरांक को इस प्रकार लिखा जाता है

.

तापमान पर संतुलन स्थिरांक की निर्भरता (तापमान T 1 के सापेक्ष तापमान T 2 के लिए) निम्नलिखित वान्ट हॉफ समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

,

जहां 0 प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव है।

एक एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया के लिए (प्रतिक्रिया गर्मी के अवशोषण के साथ आगे बढ़ती है), बढ़ते तापमान के साथ संतुलन निरंतर बढ़ता है, सिस्टम, जैसा कि यह था, हीटिंग का प्रतिरोध करता है।

34. परासरण, आसमाटिक दबाव। वैंट हॉफ समीकरण और आसमाटिक गुणांक।

ऑस्मोसिस एक अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से विलायक के अणुओं की सहज गति है जो विभिन्न सांद्रता के घोल को कम सांद्रता के घोल से उच्च सांद्रता के घोल में अलग करती है, जिससे बाद वाला कमजोर पड़ जाता है। एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के रूप में, छोटे छिद्रों के माध्यम से, जिनमें से केवल छोटे विलायक अणु ही चुनिंदा रूप से गुजर सकते हैं और बड़े या सॉल्व किए गए अणु या आयन बनाए रखे जाते हैं, एक सिलोफ़न फिल्म का उपयोग अक्सर किया जाता है - उच्च आणविक भार वाले पदार्थों के लिए, और कम आणविक भार के लिए - एक तांबा फेरोसाइनाइड फिल्म। सॉल्वेंट ट्रांसफर (ऑस्मोसिस) की प्रक्रिया को रोका जा सकता है यदि बाहरी हाइड्रोस्टेटिक दबाव को उच्च सांद्रता वाले घोल पर लागू किया जाता है (संतुलन की स्थिति में यह तथाकथित आसमाटिक दबाव होगा, जिसे अक्षर द्वारा दर्शाया जाएगा)। गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में  के मूल्य की गणना करने के लिए, अनुभवजन्य वैन्ट हॉफ समीकरण का उपयोग किया जाता है:

जहाँ C पदार्थ की मोलर सांद्रता है, mol/kg;

R सार्वत्रिक गैस नियतांक है, J/mol K.

आसमाटिक दबाव का मान किसी दिए गए घोल में घुले एक या अधिक पदार्थों के अणुओं की संख्या (सामान्य स्थिति में, कणों की संख्या) के समानुपाती होता है, और यह उनकी प्रकृति और विलायक की प्रकृति पर निर्भर नहीं करता है। मजबूत या कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स के समाधान में, अणुओं के पृथक्करण के कारण व्यक्तिगत कणों की कुल संख्या बढ़ जाती है; इसलिए, आसमाटिक दबाव की गणना के लिए समीकरण में उपयुक्त आनुपातिकता गुणांक, जिसे आइसोटोनिक गुणांक कहा जाता है, को पेश करना आवश्यक है।

सी आर टी,

जहां मैं आइसोटोनिक गुणांक है, जिसकी गणना इस पदार्थ के अणुओं की प्रारंभिक संख्या में आयनों और अविभाजित इलेक्ट्रोलाइट अणुओं की संख्या के योग के अनुपात के रूप में की जाती है।

तो, यदि इलेक्ट्रोलाइट पृथक्करण की डिग्री, अर्थात। आयनों में विघटित अणुओं की संख्या और विलेय के अणुओं की कुल संख्या का अनुपात है और इलेक्ट्रोलाइट अणु n आयनों में विघटित हो जाता है, तो आइसोटोनिक गुणांक की गणना निम्नानुसार की जाती है:

मैं = 1 + (एन -1) , (i > 1)।

मजबूत इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए, आप  = 1 ले सकते हैं, फिर i = n, और गुणांक i (1 से भी अधिक) को ऑस्मोटिक गुणांक कहा जाता है।

परासरण की घटना का पौधे और जानवरों के जीवों के लिए बहुत महत्व है, क्योंकि कई पदार्थों के समाधान के संबंध में उनकी कोशिकाओं की झिल्लियों में एक अर्धपारगम्य झिल्ली के गुण होते हैं। शुद्ध पानी में, सेल बहुत सूज जाता है, कुछ मामलों में खोल के टूटने तक, और उच्च नमक सांद्रता वाले घोल में, इसके विपरीत, यह आकार में कम हो जाता है और पानी के बड़े नुकसान के कारण सिकुड़ जाता है। इसलिए, भोजन को संरक्षित करते समय, उनमें बड़ी मात्रा में नमक या चीनी मिलाया जाता है। ऐसी स्थितियों में सूक्ष्मजीवों की कोशिकाएं महत्वपूर्ण मात्रा में पानी खो देती हैं और मर जाती हैं।

थर्मल प्रभावों की गणना के लिए सभी तरीके किरचॉफ समीकरण पर अभिन्न रूप में आधारित हैं।

सबसे अधिक बार, मानक 298.15K का उपयोग पहले तापमान के रूप में किया जाता है।

ऊष्मीय प्रभावों की गणना के सभी तरीकों को समीकरण के दाईं ओर का अभिन्न अंग लेने के तरीकों तक सीमित कर दिया गया है।

अभिन्न लेने के तरीके:

I. औसत ताप क्षमता के अनुसार। यह विधि सबसे सरल और कम से कम सटीक है। इस मामले में, अभिन्न संकेत के तहत अभिव्यक्ति को औसत ताप क्षमता में परिवर्तन से बदल दिया जाता है, जो चयनित सीमा में तापमान पर निर्भर नहीं करता है।

अधिकांश प्रतिक्रियाओं के लिए औसत ताप क्षमता को सारणीबद्ध और मापा जाता है। संदर्भ डेटा से उनकी गणना करना आसान है।

द्वितीय. सही गर्मी क्षमता के अनुसार। (तापमान श्रृंखला का उपयोग करके)

इस विधि में, ताप क्षमता समाकलन को तापमान श्रृंखला के रूप में लिखा जाता है:

III. थैलीपी के उच्च तापमान घटकों के अनुसार। उच्च तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना में रॉकेट प्रौद्योगिकी के विकास के साथ यह विधि व्यापक हो गई है। यह समदाब रेखीय ताप क्षमता की परिभाषा पर आधारित है:

एन्थैल्पी का उच्च ताप घटक। यह दर्शाता है कि किसी पदार्थ को एक निश्चित संख्या में गर्म करने पर उसकी एन्थैल्पी कितनी बदल जाएगी।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए हम लिखते हैं:

इस प्रकार:

व्याख्यान संख्या 3.

व्याख्यान योजना:

1. उष्मागतिकी का द्वितीय नियम, परिभाषा, गणितीय संकेतन।

2. ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम का विश्लेषण

3. कुछ प्रक्रियाओं में एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना

किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ ऊष्मा के रूप में ऊर्जा का विमोचन या अवशोषण होता है।

ऊष्मा के विमोचन या अवशोषण के आधार पर, वे भेद करते हैं एक्ज़ोथिर्मिकऔर एन्दोठेर्मिकप्रतिक्रियाएं।

एक्ज़ोथिर्मिकप्रतिक्रियाएं - ऐसी प्रतिक्रियाएं जिनके दौरान गर्मी निकलती है (+ क्यू)।

एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं - प्रतिक्रियाएं जिसके दौरान गर्मी अवशोषित होती है (-क्यू)।

प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव (क्यू) प्रारंभिक अभिकर्मकों की एक निश्चित मात्रा की बातचीत के दौरान जारी या अवशोषित गर्मी की मात्रा है।

एक थर्मोकेमिकल समीकरण एक समीकरण है जिसमें एक रासायनिक प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव को इंगित किया जाता है। उदाहरण के लिए, थर्मोकेमिकल समीकरण हैं:

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि थर्मोकेमिकल समीकरणों में आवश्यक रूप से अभिकारकों और उत्पादों की कुल अवस्थाओं के बारे में जानकारी शामिल होनी चाहिए, क्योंकि थर्मल प्रभाव का मूल्य इस पर निर्भर करता है।

रिएक्शन हीट कैलकुलेशन

एक प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव को खोजने के लिए एक विशिष्ट समस्या का एक उदाहरण:

समीकरण के अनुसार अतिरिक्त ऑक्सीजन के साथ 45 ग्राम ग्लूकोज की बातचीत करते समय

सी 6 एच 12 ओ 6 (ठोस) + 6ओ 2 (जी) \u003d 6सीओ 2 (जी) + 6एच 2 ओ (जी) + क्यू

700 kJ गर्मी जारी की गई। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव का निर्धारण करें। (संख्या को निकटतम पूर्णांक में लिखिए।)

फेसला:

ग्लूकोज पदार्थ की मात्रा की गणना करें:

एन (सी 6 एच 12 ओ 6) \u003d एम (सी 6 एच 12 ओ 6) / एम (सी 6 एच 12 ओ 6) \u003d 45 ग्राम / 180 ग्राम / मोल \u003d 0.25 मोल

वे। ऑक्सीजन के साथ 0.25 mol ग्लूकोज की परस्पर क्रिया से 700 kJ ऊष्मा निकलती है। स्थिति में प्रस्तुत थर्मोकेमिकल समीकरण से, यह निम्नानुसार है कि जब ग्लूकोज का 1 मोल ऑक्सीजन के साथ बातचीत करता है, तो क्यू (प्रतिक्रिया की गर्मी) के बराबर गर्मी की मात्रा बनती है। तब निम्नलिखित अनुपात सत्य है:

0.25 मोल ग्लूकोज - 700 kJ

1 मोल ग्लूकोज - Q

इस अनुपात से संबंधित समीकरण इस प्रकार है:

0.25 / 1 = 700 / क्यू

जिसे हल करते हुए, हम पाते हैं कि:

इस प्रकार, प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव 2800 kJ है।

थर्मोकेमिकल समीकरणों के अनुसार गणना

अधिक बार, थर्मोकैमिस्ट्री में यूएसई के कार्यों में, थर्मल प्रभाव का मूल्य पहले से ही ज्ञात है, क्योंकि। पूर्ण थर्मोकेमिकल समीकरण स्थिति में दिया गया है।

इस मामले में, या तो अभिकारक या उत्पाद की एक ज्ञात मात्रा के साथ जारी/अवशोषित गर्मी की मात्रा की गणना करना आवश्यक है, या, इसके विपरीत, किसी पदार्थ के द्रव्यमान, मात्रा या मात्रा को निर्धारित करने के लिए गर्मी के ज्ञात मूल्य की आवश्यकता होती है। प्रतिक्रिया में शामिल कोई भी।

उदाहरण 1

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार

3Fe 3 O 4 (ठोस) + 8Al (ठोस) \u003d 9Fe (ठोस) + 4Al 2 O 3 (ठोस) + 3330 kJ

एल्युमिनियम ऑक्साइड का 68 ग्राम बनता है। इस मामले में कितनी गर्मी निकलती है? (संख्या को निकटतम पूर्णांक में लिखिए।)

फेसला

एल्यूमीनियम ऑक्साइड पदार्थ की मात्रा की गणना करें:

n (Al 2 O 3) \u003d m (Al 2 O 3) / M (Al 2 O 3) \u003d 68 g / 102 g / mol \u003d 0.667 mol

प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार, 4 mol एल्यूमीनियम ऑक्साइड के निर्माण के दौरान 3330 kJ जारी किया जाता है। हमारे मामले में, 0.6667 mol एल्यूमीनियम ऑक्साइड बनता है। इस मामले में जारी गर्मी की मात्रा को निरूपित करते हुए, x kJ के माध्यम से हम अनुपात की रचना करेंगे:

4 मोल अल 2 ओ 3 - 3330 केजे

0.667 मोल अल 2 ओ 3 - एक्स केजे

यह अनुपात समीकरण से मेल खाता है:

4 / 0.6667 = 3330 / x

जिसे हल करने पर हम पाते हैं कि x = 555 kJ

वे। 68 ग्राम एल्यूमीनियम ऑक्साइड के निर्माण में, थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार, 555 kJ गर्मी इस शर्त के तहत जारी की जाती है।

उदाहरण 2

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, थर्मोकेमिकल समीकरण जिसका

4FeS 2 (ठोस) + 11O 2 (g) \u003d 8SO 2 (g) + 2Fe 2 O 3 (ठोस) + 3310 kJ

1655 kJ ऊष्मा जारी की गई। जारी सल्फर डाइऑक्साइड की मात्रा (एल) निर्धारित करें (एन.ओ.एस.)। (संख्या को निकटतम पूर्णांक में लिखिए।)

फेसला

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार, SO 2 के 8 mol के बनने से 3310 kJ ऊष्मा निकलती है। हमारे मामले में, 1655 kJ ऊष्मा जारी की गई थी। माना इस स्थिति में बनने वाले पदार्थ SO 2 की मात्रा x mol के बराबर है। तब निम्नलिखित अनुपात मान्य है:

8 मोल SO 2 - 3310 kJ

एक्स मोल एसओ 2 - 1655 केजे

जिससे समीकरण इस प्रकार है:

8 / x = 3310/1655

जिसे हल करते हुए, हम पाते हैं कि:

इस प्रकार, इस स्थिति में बनने वाले पदार्थ SO 2 की मात्रा 4 mol है। इसलिए, इसका आयतन है:

वी (एसओ 2) \u003d वी एम एन (एसओ 2) \u003d 22.4 एल / मोल ∙ 4 मोल \u003d 89.6 एल ≈ 90 एल(पूर्णांक तक गोल करें, क्योंकि यह शर्त में आवश्यक है।)

रासायनिक प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव पर अधिक विश्लेषण की गई समस्याएं पाई जा सकती हैं।