Ф КГМУ 4/3 – 07/02

ПП КГМУ 4/02

Қарағанды мемлекеттік медицина университеті
Химия курсымен фармацевтикалық пәндер кафедрасы


Оқытушының жетекшілігімен студенттердің өз бетінше атқаратын жұмысына арналған әдістемелік нұсқау

Тақырыбы: Химиялық реакциялардың энергетикасы.

Пән: Бейорганикалық химия

Мамандығы: 5В110300 «Фармация»

Курс: 1
Құрастырушы: Ногаева А.Н.

Қарағанды 2012

Химиялық реакциялардың энергетикасы.
Химиялық реакция сырттан жылу сіңіру немесе жылу бөлу арқылы жүреді. Осыған байланысты бұл реакциялар екіге бөлінеді:

А) эндотермиялық реакциялар (жылу сіңіре жүреді)

Б) экзотермиялық реакциялар (жылу бөле жүреді)
Химиялық реакциялар кезінде бөлінетін немесе сіңірлетін жылудың мөлшері реакцияның жылу эффектісі.

Эндотермиялық және экзотермиялық реакцияларының теңдеулері термохимиялық теңдеулер деп аталады. Егер химиялық реакция теңдеуінде жылу эффектісі көрсетілсе, оны термохимиялық теңдеу дейді.

Химиялық реакцияның жылу эффектісі температураға және қысымға байланысты болғандықтан оны қысым р=101325Па немесе 1 атм және 298К температурада есептеу ұйғарылған. Бұл жағдайды стандартты жағдай дейді.

Термохимиялық теңдеулерде әрекеттесуші заттардың агрегаттық күйін қатты (қ), сұйық (с), газ (г), еріген (е) деп белгіленеді.

Жылу эффектісін ∆Н деп белгіленеді және килоджоульмен (кДж) өлшенеді. Жылу эффекті теңдеуде көрсетілген заттардың моліне есептеледі. Эндотермиялық реакциялардың жылу эффектісін оң таңбамен (∆Н >0, жылу сіңіріледі), экзотермиялық реакциялардікін теріс таңбамен (∆Н <0, жылу бөлінеді) белгілейді.

Мысалы,

С_(Қ) + О₂(_Г) → СО₂(_Г) ∆Н= -94 ккал/моль

Энтальпия ((∆Н):

Әр жүйенің ішкі энергиясы (Ū) болады. Ішкі энергияға жүйеге кіретін барлық молекулалар, атомдар, электрондар қозғалысының энергиясы, молекулааралық байланыс энергиясы және бөлшектердің кеңістіктегі орнына байланысты кинетикалық және потенциалдық энергиялары кіреді.

Ішкі энергияның абсолют мәнін табу мүмкін емес, тек оның бір күйден екінші күйге ауысқандағы өзгерісін ғана анықтауға болады. Егер бастапқы күйдегі ішкі энергия U₁ ал соңғы күйде U₂ деп алынса, оның өзгерісі

∆Н= U₂ - U₁

∆Н жүйенің соңғы және бастапқы күйіне тәуелді.

Кристалл күйіндегі қатты заттар үшін, ішкі энергия өзгерісі орын алмайды, нольге тең:

∆Н(0) = 0

Біз кез-келген жүйені, ойша қоршаған ортадан бөліп қарап, ол жүйеге ішкі энергия тән екендігін қарастырайық. Енді, осы жүйені қоршаған ортаға енгізгендегі жалпы энергия энтальпия (∆Н) деп аталады.

Қоршаған ортаға жүйені ендіргенде ол белгілі бір кеңістік көлемін (V) алады және кез-келген ортаның өзіне тән кедергісі (қысымы, Р) бар. Демек, энтальпия, қоршаған орта ішінде тұрған жүйенің энергиясы U-ға тең ішкі энергия мен РV-ға тең энергия шамасының қосындысы болып табылады, яғни:

∆ H =Ū+PV

Энтальпия:

• 
  Заттың мөлшеріне
  
• 
  Заттың агрегаттық күйіне
  
• 
  Қысымға қарайлас.
  

Егер ∆H: (+) болса ∆H>0 реакция эндотермиялық ал, ∆H: (-) болса ∆H<0 реакция экзотермиялық.

Реакциялардың энтальпиясы.
∆Н=Σ∆H(_ӨНІМ) - Σ∆H(_{БАСТАП. ЗАТ})

Химиялық реакция нәтижесінде бөлінетін немесе сіңірлетін жылу әсерінің шамасы-реакция өнімдерінің түзілу жылуларының қосындысынан, бастапқы әрекеттесуші заттардың түзілу жылуларының қосындысын шегергендегі айырымға тең.

Энергия. Жылу және жұмыс. Температура.

Энергия-денелердің кеңістікте қозғалу нәтижесінде олардың кинетикалық және потенциалдық энергияларының өзара түрленуі, ал онымен айналысатын ілім механика деп аталады.

Энергия, қарастырылып отырған жүйеден қоршаған ортаға жылу және жұмыс түрінде беріле алады. Ішкі энергия мен энтальпияға қарағанда, жылу және жұмыс құбылысты сипаттайды, яғни іс-қимылдың нәтижесі болып саналады. Жылу –бөлшектердің ретсіз, бағыт-бағдарсыз қозғалысы нәтижесінде, олардың өзара соқтығысып жүзеге асырылатын энергия берілуінің тәсілі.

Жұмыс – реттелген, белгілі бағытта қозғалатын бөлшектердің материя арқылы жүзеге асатын энергия берілсінің көрінісі.

Температура – кез-келген молекуланың жылуының қозғалысы. Температуралары әртүрлі екі зат бір-бірімен соқтығысқанда қайсысының температурасы жоғары болса, сол заттың жылуы екінші затқа өтеді.
Гесс заңы.

Гесс заңы сатылап өтетін химиялық өзгерістер нәтижесінде бөлінетін жылу мөлшері әрекеттесуші заттардың бастапқы және соңғы күйімен анықталатынын, аралық өзгерістер кезінде бөлінген жылу шамаларының қосындысы болып табылатынын қарастырылған. Химиялық құбылыс нәтижесінде орын алатын күй өзгерісінің шамасы жүйенің әуелгі және соңғы күйімен ғана анықталады.

• 
  Реакцияның бағыты өзгертілгенде ∆H-тың таңбасыда өзгертіледі.
  
• 
  Реакция белгілі бір коэффициентпен көбейтілгенде, сонымен қатар ∆H-та көбейтіледі.
  
• 
  Жалпы реакцияны табу үшін реакциялар қосылған кезде ∆H–тарының да қосындысы алынады.