7-MA’RUZA.TERMOKIMYO
Reja:
Kimyoviy termodinamika.
Termodinamik parametrlar.
Gess qonuni;
Entalpiya, entropiya, Gibbs energiyasi.
Tayanch so’zlar:moddaning hosil bo'lish issiqligi, entalpiya , entropiya, Gibbs energiyasi, L.Laplas qonuni.
O’quv mashgulotining maqsadi: Talabalarga kimyoviy termodinamika haqida ma'lumot berish uning qonunlarini ochib berish, ichki energiya va termodinamik parametrlarni tushintirish.
1. Kimyoviy reaksiyalar natijasida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori ko'rsatib yoziladigan kimyoviy tenglamalarga termokimyoviy tenglamalar deyiladi. Termokimyoviy tenglamalar massa va energiyaning saqlanish qonunlariga rioya qilib tuziladi. Reaksiya natijasida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori joul yoki kj larda ifodalanadi, (1 kkal = 4,18 kj). Kimyoviy reaksiya vaqtida ajralib chiqqan yoki yutilgan issiqlik miqdori reaksiyaning issiqlik effekti deyiladi va AHp bilan belgilanadi.
Oddiy moddalar (elementlar)dan 1mol murakkab modda hosil bo'lishida ajralib chiqadigan yoki yutiladigan issiqlik miqdori moddalarning hosil bo'lish issiqligi deyiladi. Hosil bo'lish issiqligi AHh.b. bilan belgilanadi. Hosil bo'lish issikligi har doim normal sharoitda (273°K da va 101,325 kP bosimda) 1 mol modda uchun hisoblanadi, shuning uchun termokimyoviy tenglamalarda kasr koeffisientlar ham qo'yiladi, masalan:
V N2+ Yz O2 = NO - 90,40 kJ.
Moddalarning hosil bo'lish issiqliklari qiymati, ularning agregat holatiga ham bog'liq bo'ladi. Shunga ko'ra, termokimyoviy tenglamalarda moddalarning agregat holatlari ham ko'rsatib yoziladi. Hozirgi kunda standart sharoitda 8000 dan ortiq murakkab moddalarning hosil bo'lish issiqliklari tajriba yo'li bilan aniqlangan. Masalan, suvning bug' (AH0298H2Obug' = -241,84 kJ) hosil bo'lish issiqligi suyuq holatdagi suvning hosil bo'lish issiqligi esa AH0298(H2Os.) = - 285,4 kJ ga teng. Shunga ko'ra, hosil bo'lish issiqliqlari qiymati ko'rsatilganda AH0298 h.b. bilan birga moddalarning agregat holatlarini ko'rsatuvchi quyidagi belgilar ham yoziladi. Gaz holidagi modda - g bilan, suyuq holdagi modda - s bilan, qattiq holdagi modda - q bilan ifodalanadi.
Termodinamika qonuniga muvofiq reaksiya vaqtida issiqlik ajralib chiqsa, sistemaning issiqlik tutimi kamayganligi sababli, reaksiyaning issiqlik effekti manfiy (-) ishora bilan, issiqlik yutilsa musbat (+) ishora bilan ko'rsatiladi. Demak, reaksiyaning termodinamik issiqlik effekti AH termokimyoviy issiqlik effekti Qp ning teskari ishora bilan olingan qiymatiga tengdir:
-AH (1.ёкиAU=-Qp
Kimyoning termokimyo bo'limi reaksiyaning issiqlik effektlari va ularning turli faktorlar bilan qanday bog'langanligini o'rganadi. Termokimyo ikkita asosiy qonun va ulardan kelib chiqadigan natijalardan iborat. Bu bo'limning asosiy qonunlaridan biri Gess qonuni hisoblanadi. Energiyaning saqlanish qonuni, ya'ni termodinamikaning birinchi qonuni rus olimi G.I. Gess tajribalari asosida 1840 yilda ta'riflangan: "Kimyoviy reaksiyalarning o'zgarmas hajmi va o'zgarmas bosimdagi issiqlik effekti sistemaning boshlang'ich va ohirgi agregat holatiga bog'liq bo'lib, jarayonning borish yo'liga, qanday oraliq bosqichlar orqali o'tganligiga bog'liq 'emas. Termokimyoning amalda ko'p tatbiq qilinadigan bu muhim qonuni yana quyidagicha talqin qilinishi ham mumkin: "Reaksiyaning issiqlik effekti jarayonning qanday usulda olib borilishiga bog'liq emas, balki faqat reaksiyada ishtirok etayotgan moddalarning dastlabki va ohirgi holatiga bog'liq" Keltirilgan ta'riflarning isboti misolida CO2 gazi C va O2 dan ikki hil yo'l bilan bevosita, uglerod va kislorodning birikishi hamda CO hosil bo'lishi orqali olinishi mumkin. Bu erda Gess qonuniga muvofiq CO2 hosil bo'lish issiklik effekti AH1 barcha bosqichlarda kuzatiladigan issiqlik effektlarining yig'indisiga teng bo'ladi, ya'ni:
|
ah1=ah2+ah3
| |
Darhaqiqat, CO2
|
|
c(q) + O2(g) =co2(g)+AHi
|
(а)
| |
Reaksiyasi yordamida bir bosqichda yoki
|
| |
C(q) + / 02(g) = CO(g)+AH2
|
(в)
| |
CO(g) + / 02(g) = CO2(g)+ AH3
|
(c)
|
reaksiyalari orqali ikki bosqichda hosil qilinishi mumkin. (b) va (c) tenglamalar qo'shilsa, (a) tenglama kelib chiqadi. Demak, AH1 = AH2 + AH3 bo'ladi. Tajribada AH°1 = -393,3 kJ/mol', AH°2 = -111,3 kJ/mol' va AH°3=-282,8 kJ/mol ekanligi aniqlangan. Shular asosida CO2 ning hosil bo'lish issiqligi AH1=-AH2 +AH3= 111,3+(-282,8)= -394,1 kJ/mol gatengligini topamiz. Yana bir misol: Gess qonunini tatbiq etib SO3 va H2O dan H2SO4 hosil bo'lish reaksiyasining issiqlik effektini hisoblaymiz:
|
SO3 + Н2О = H2SO4 -AH
|
(а)
| |
S+1,502 = SO3 -AHi
|
(b)
| |
H2 + 0,5O2 = H2O -AH2
|
(c)
| |
H2 + S + 2O2 = H2S04 -AH3
|
(d)
|
Bunda: AH1AH2, AH3 - SO3, H2O, H2SO4 larning hosil bo'lish issiqliklari. Agar (d) tenglamadan (b-c) ni olib tashlasak, (a) tenglama chiqadi, demak:
AH = AH3-AH1 + AH2, ya'ni AH =+EAHh.b.. Yuqorida keltirilganlardan kimyoviy reaksiyalarning issiqlik effekti mahsulotlar hosil bo'lish issiqliklari yig'indisidan dastlabki moddalarning hosil bo'lish issiqliklari yig'indisini ayirib tashlanganiga teng degan hulosa kelib chiqadi, ya'ni:
\H SnHMah.-^pHdast.Modda
bunda: п, р- mahsulot va dastlabki moddalarning stexiometrik koeffisientlari. xulosalar.
Entalpiya holat funksiyasi va entalpiyaning o‘zgarishi sistemaning boshlang‘ich holatdan oxirgi holatga o‘tish yo‘liga bog‘liq emas. P = const da AH =AE + PAV, ya’ni sistemaning hajmi o‘zgarmas bosimda o‘zgaradi.
Entalpiya o‘zgarishi AH = Qp, ya’ni entalpiya o‘zgarishi o‘zgarmas bosimda borayotgan kimyoviy va fizikaviy jarayonlardagi chiqayotgan yoki yutilayotgan issiqlikka teng.
Agar jarayon borishida issiqlik chiqsa (AH<0), u ekzotermik; agar issiqlik yutilsa
(AH>0) jarayon endotermik bo‘ladi.
|
