التأثير الحراري لذوبان كلوريد البوتاسيوم. التأثير الحراري للانحلال
يتم لعب الدور الرئيسي في تكوين المواد الذائبة بواسطة القوى الجزيئية الهشة، وعلى وجه الخصوص، الروابط الهيدروجينية. وهكذا، وبالنظر إلى آلية تحلل المادة باستخدام مثال كلوريد الصوديوم في الماء، كان من الواضح أن الأيونات الموجبة والسالبة الموجودة في الشبكة البلورية يمكنها، وفقا لقوانين التفاعل الكهروستاتيكي، جذب أو صد جزيئات المذيب القطبي. على سبيل المثال، قد تكون أيونات Na+ المشحونة بشكل إيجابي محاطة بطبقة واحدة أو أكثر من جزيئات الماء القطبي (ترطيب الأيونات). يمكن أيضًا أن تتفاعل أيونات الكلور سالبة الشحنة مع جزيئات المذيبات القطبية، لكن اتجاه ثنائيات أقطاب الماء حول أيونات الكلور سيختلف عن الاتجاه حول أيونات Na + (انظر الشكل 1).
بالإضافة إلى ذلك، في كثير من الأحيان يمكن للمذاب أيضًا أن يتفاعل كيميائيًا مع المذيب. على سبيل المثال، الكلور عند ذوبانه يتفاعل مع الماء (ماء الكلور)
Cl 2 +H 2 0=حمض الهيدروكلوريك + HOCl
الأمونيا، التي تذوب في الماء، تشكل في نفس الوقت هيدروكسيد الأمونيوم (بشكل أكثر دقة، هيدرات الأمونيا)
NH 3 + H 2 O=NH 3 H 2 O↔H 4 + + OH -
كقاعدة عامة، أثناء الذوبان، يتم امتصاص الحرارة أو إطلاقها ويحدث تغيير في حجم المحلول. ويفسر ذلك حقيقة أنه عندما تذوب مادة ما، تحدث عمليتان: تدمير بنية المذاب وتفاعل جزيئات المذيب مع جزيئات المذاب. كلتا هاتين العمليتين مصحوبتان بتغيرات مختلفة في الطاقة. هناك حاجة إلى طاقة لتدمير بنية المذاب، في حين يتم إطلاق الطاقة عندما تتفاعل جزيئات المذيب مع جزيئات المذاب.
اعتمادًا على نسبة هذه التأثيرات الحرارية، يمكن أن تكون عملية إذابة المادة ماصة للحرارة أو طاردة للحرارة. تختلف التأثيرات الحرارية عند إذابة المواد المختلفة. وهكذا، عندما يذوب حمض الكبريتيك في الماء، يتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة. وقد لوحظت ظاهرة مماثلة عندما تذوب كبريتات النحاس اللامائية في الماء (تفاعلات طاردة للحرارة). عندما تذوب نترات البوتاسيوم أو نترات الأمونيوم في الماء، تنخفض درجة حرارة المحلول بشكل حاد (عمليات ماصة للحرارة)، وعندما يذوب كلوريد الصوديوم في الماء، فإن درجة حرارة المحلول عمليا لا تتغير.
دراسة الحلول طرق مختلفةأظهر أنه في المحاليل المائية تتكون مركبات من جزيئات المذاب مع جزيئات الماء - هيدرات.في حالة كبريتات النحاس، يمكن اكتشاف وجود الهيدرات بسهولة عن طريق تغيير اللون: الملح اللامائي أبيض، يذوب في الماء، ويشكل محلول أزرق.
في بعض الأحيان يكون الماء المرطب مرتبطًا بشدة بالمادة المذابة بحيث أنه عند فصله عن المحلول يصبح جزءًا من بلوراته. المواد البلوريةتسمى تحتوي على الماء هيدرات الكريستال. يسمى الماء الموجود في بنية هذه البلورات بلورة.
الكيمياء الحرارية.
يسمى فرع الديناميكا الحرارية الكيميائية المخصص لدراسة التأثيرات الحرارية للتفاعلات الكيميائية الكيمياء الحرارية. أهمية الكيمياء الحرارية في الممارسة العملية كبيرة جدًا، مع الأخذ في الاعتبار أن التأثيرات الحرارية يتم حسابها عند تجميع الموازين الحرارية للعمليات المختلفة وعند دراسة التوازنات الكيميائية.
تسمح الكيمياء الحرارية للمرء بحساب التأثيرات الحرارية للعمليات التي لا توجد لها بيانات تجريبية. وهذا لا ينطبق فقط على التفاعلات الكيميائية، ولكن أيضًا على عمليات الذوبان والتبخر والتسامي والبلورة وغيرها من التحولات الطورية.
التأثير الحراريالتفاعل الكيميائي هو الحد الأقصى لكمية الحرارة التي يتم إطلاقها أو امتصاصها في عملية لا رجعة فيها عند حجم أو ضغط ثابت وبشرط أن تكون نواتج التفاعل والمواد الأولية عند نفس درجة الحرارة ولا يوجد أي نوع آخر من العمل غير التمدد. يعتبر التأثير الحراري إيجابيا عندما يتم امتصاص الحرارة أثناء التفاعل (تفاعل ماص للحرارة)، وإذا تم إطلاق الحرارة، فهو سلبي (تفاعل طارد للحرارة). وفق قانون هيس، تم إنشاؤه تجريبيًا في عام 1846، - لا يعتمد التأثير الحراري للعملية على المراحل المتوسطة للعملية، ولكن يتم تحديده فقط من خلال الحالات الأولية والنهائية للنظام.
قانون هيس صارم تمامًا فقط بالنسبة للعمليات التي تحدث عند حجم ثابت، عندما يكون التأثير الحراري مساويًا لـ ∆U (التغير في الطاقة الداخلية)، أو عند ضغط ثابت، عندما يكون التأثير الحراري مساويًا لـ ∆H (التغير في المحتوى الحراري).
δQv = dU، Qv = ΔU
δQp = dH، Qp = ΔH
بالنسبة لهذه العمليات، يمكن استخلاصها بسهولة من القانون الأول العام للديناميكا الحرارية (تم إنشاء قانون هيس قبل تقديم معادلة القانون الأول للديناميكا الحرارية).
استنتاجات من قانون هيس:
1. لا تعتمد حرارة تكوين المركب من المواد الأولية على طريقة الحصول على هذا المركب. التأثير الحراري للتفاعل يساوي المجموع الجبري لحرارات تكوين منتجات التفاعل مطروحًا منه المجموع الجبري لدرجات حرارة تكوين المواد الأولية، مع مراعاة المعامل المتكافئ.
إن حرارة تحلل المركب إلى نفس المواد الأولية تساوي وتعاكس حرارة تكوين المركب من هذه المواد. إن التأثير الحراري لتحلل أي مركب كيميائي يكون مساويا ومعاكسا تماما للتأثير الحراري لتكوينه
ΔН ديسمبر. = - ΔН وصول.
- إذا كان هناك تفاعلان لهما نفس الحالات الأولية وحالات نهائية مختلفة، فإن الفرق في تأثيراتهما الحرارية يساوي التأثير الحراري للانتقال من حالة نهائية إلى أخرى.
3. إذا كان من اثنين أنظمة مختلفةونتيجة لعمليات مختلفة يتكون نفس المنتج، فإن الفرق بين قيم التأثيرات الحرارية لهذه العمليات يساوي حرارة الانتقال من النظام الأول إلى الثاني.
النتائج الطبيعية من قانون هيس:
1. التأثير الحراري للتفاعل يساوي المبلغمع ارتفاع درجات حرارة تكوين الكواشف من مواد بسيطة. وينقسم هذا المجموع إلى قسمين: مجموع حرارة تكوين النواتج (موجب) ومجموع حرارات تكوين المواد الأولية (سلبية)، مع مراعاة المعاملات المتكافئة.
ΔHkh.pr. = ∑ (ΔH f ν i) تابع. - ∑(ΔH f ν i) المرجع.
- التأثير الحراري للتفاعل يساوي مجموع حرارة احتراق المواد الأولية مطروحًا منه حرارة احتراق نواتج التفاعل، مع مراعاة المعامل المتكافئ.
ΔHkh.pr. = ∑ (ΔH сг i · ν i) المرجع. - ∑(ΔH сг · ν i) على سبيل المثال.
ΔНн сг.= ΔН сг (СН 4) - ΔН сг (СО 2) - 2 ΔН сг (Н 2 О)
ΔН сг (О 2) = 0
وهكذا، يتم تطبيق قانون هيس في مختلف الحسابات الكيميائية الحرارية، وهو القانون الأساسي للكيمياء الحرارية. يجعل من الممكن حساب التأثيرات الحرارية للعمليات التي لا تتوفر عنها بيانات تجريبية؛ التأثيرات الحرارية للتفاعلات التي تحدث في المسعر. للتفاعلات البطيئة، حيث أن الحرارة سوف تتبدد أثناء التفاعل، وفي كثير من الحالات لتلك التي لا يمكن قياسها في ظل الظروف المناسبة، أو عندما لم يتم تنفيذ العمليات بعد. ينطبق هذا على التفاعلات الكيميائية وعمليات الذوبان والتبخر والتبلور والامتزاز وما إلى ذلك.
ومع ذلك، فإن تطبيق هذا القانون يتطلب الالتزام الصارم بالأسس التي يقوم عليها. بادئ ذي بدء، من الضروري أن تكون الحالات الأولية والنهائية متطابقة حقًا في كلتا العمليتين. وفي الوقت نفسه، ليس التشابه هو المهم فقط التركيب الكيميائيالمنتجات، ولكن أيضًا ظروف وجودها (درجة الحرارة والضغط وما إلى ذلك) وحالة التجميع، وبالنسبة للمواد البلورية أيضًا تشابه التعديل البلوري. في الحسابات الدقيقة، إذا كانت أي من المواد المشاركة في التفاعلات في حالة شديدة التشتت (أي مجزأة للغاية)، ففي بعض الأحيان يكون حتى نفس درجة تشتت المواد أمرًا مهمًا.
من الواضح أن التأثير الحراري سيختلف أيضًا اعتمادًا على ما إذا كانت المواد الناتجة أو الأولية في حالة نقية أو في محلول، وتختلف حسب كمية حرارة المحلول. التأثير الحراري للتفاعل الذي يحدث في المحلول يساوي مجموع التأثير الحراري للتفاعل نفسه والتأثير الحراري لعملية إذابة المركبات الكيميائية في مذيب معين.
الغرض من العمل - تحديد التأثير الحراري لعملية إذابة الملح في الماء وحرارة تفاعل التعادل باستخدام مسعر ذو غلاف متساوي الحرارة.
فيما يتعلق بالعمليات قيد الدراسة، يجب مراعاة ما يلي: التفاعلات الكيميائية، على عكس التحولات الطورية، تكون مصحوبة بتغيير في تركيبة المواد في النظام. تحتل عمليات الذوبان موقعًا متوسطًا بينهما. تبدو هذه العمليات، إذا كنت لا تعرف طبيعتها، صعبة التفسير. على سبيل المثال، من أجل تدمير بلورات كلوريد الصوديوم إلى أيونات فردية، من الضروري إنفاق طاقة كبيرة جدًا (ΔE cr):
كلوريد الصوديوم صلب → Na + غاز + Cl – غاز؛ تدمير درجة الحرارة = +777.26 كيلوجول/مول. (18)
وفقا للقانون الأول للكيمياء الحرارية، فإن العملية العكسية لتكوين البلورات من الأيونات ستكون طاردة للحرارة، أي DН° image = – 777.26 كيلوجول/مول.
وفي الوقت نفسه، عندما يتفاعل كلوريد الصوديوم مع الماء، تحدث عملية اتحاد أيونات الصوديوم والكلور مع جزيئات الماء القطبية، والتي تعتبر عملية ترطيب أيوني يصاحبها إطلاق كمية كبيرة من الحرارة؛ .
ويبين الجدول 11 قيم طاقات الروابط Eb في بعض المواد ومحتوى الماء من الماء DН° لأيونات الهيدريد في الظروف القياسية.
ونتيجة لذلك فإن عمليات تحلل المركبات الأيونية تعتبر من التفاعلات الكيميائية العادية وتتميز بوضوح بالتأثيرات الحرارية. للعثور عليها، من الضروري إما إجراء دراسة تجريبية، على سبيل المثال، قياس السعرات الحرارية، أو استخدام القيم المجدولة لدرجات حرارة تكوين جميع الأيونات والمركبات المائية المشاركة في عملية الذوبان.
عادة، يشار إلى حرارة المحلول على أنها ذوبان مول واحد من المادة. من المفترض أن يتم تشكيل محلول مخفف بلا حدود. ونتيجة لذلك، يتم تقديم آلية الذوبان كعملية تدمير الشبكة البلورية للمادة تحت تأثير المذيب (تأثير ماص للحرارة) وكعملية ترطيب الأيونات الناتجة (تأثير طارد للحرارة). يتم تحديد التأثير الحراري الإجمالي بدقة من خلال هذه العمليات.
الجدول 11.
باستخدام النتيجة الطبيعية الأولى للقانون الثاني للكيمياء الحرارية، يمكننا الحساب وفقًا لتلك المتوفرة في الجدول 11. هذه هي التأثيرات الحرارية لذوبان هذه المواد، وكذلك حرارة تحييد الحمض مع القلوي.
على سبيل المثال، يمكن إيجاد المحتوى الحراري لذوبان كلوريد الصوديوم البلوري في الماء بالمعادلة التالية:
تلفزيون كلوريد الصوديوم أكوا→ Na + aq + Сl – aq , (19)
DН° ص. = DН° هيدرو (Na + aq) + DН° هيدرو (Cl – aq) – = (20)
420.1 - 353.7 - (- 777.3) = + 3.5 كيلوجول/مول.
علامة إيجابيةيشير التأثير الحراري إلى أن عملية الذوبان تحدث مع امتصاص الحرارة ويجب أن تنخفض درجة حرارة المحلول.
حرارة تفاعل التعادل هي كمية الحرارة المنبعثة عندما يتفاعل مكافئ واحد من حمض قوي مع مكافئ واحد من قاعدة قوية. وهذا ينتج ما يعادل 1 من الماء السائل.
لقد وجد أنه في حالة المحاليل المخففة فإن حرارة تفاعلات القواعد القوية (مثل NaOH وKOH) مع الأحماض القوية (مثل HCl أو H2SO4) لا تعتمد على طبيعة الحمض و قاعدة. يتم تفسير ثبات حرارة التعادل من خلال التفكك شبه الكامل إلى أيونات الأحماض والقواعد القوية، وكذلك الأملاح المتكونة نتيجة تفاعل التعادل. لذلك، عند خلط المحاليل المخففة لحمض قوي وقاعدة قوية، واحد فقط تفاعل كيميائيوهي: بين الأيونات المائية للهيدرونيوم H 3 O + aq وهيدروكسيل OH – a q:
1/2 ح 3 O + أق + 1/2 أوه – أ ف → ح 2 يا سائل، (21)
DН° محايد = DН° الصورة (Н–ОН) – (1/2)
= – 459.8 – (1/2) · (- 477.8 – – 330.0) = – 55.9 كيلوجول/مول. (22)
تشير العلامة السلبية للتأثير الحراري إلى أن تفاعل التعادل يستمر مع إطلاق الحرارة ويجب أن تزيد درجة حرارة المحلول.
يصاحب ذوبان المواد تأثيرات حرارية مختلفة حسب طبيعة المادة. عندما، على سبيل المثال، يذوب هيدروكسيد البوتاسيوم أو حمض الكبريتيك في الماء، لوحظ تسخين قوي للمحلول (يتم إطلاق الحرارة)، وعندما يذوب نترات الأمونيوم، يحدث تبريد قوي للمحلول (يتم امتصاص الحرارة). في الحالة الأولى يحدث عملية طاردة للحرارة (؟ن < 0), في الثانية - ماص للحرارة عملية(؟ ح > 0).
حرارة المحلول?ح نمو V -هذه هي كمية الحرارة التي يتم إطلاقها أو امتصاصها عند إذابة 1 مول من المادة. لذلك، على سبيل المثال، في ظل الظروف القياسية لهيدروكسيد البوتاسيوم؟H o dist = - 55.65 كيلوجول/مول، ولنترات الأمونيوم؟H o dist = +26.48 كيلوجول/مول.
حرارة المحلول هي المجموع الجبري للتأثيرات الحرارية لجميع المراحل الداخلية والطاردة للحرارة من العملية.
دعونا نفكر في آلية تحلل كلوريد الصوديوم، وهي مادة ذات شبكة بلورية أيونية (الشكل 2).
- 1 منصة. جزيئات الماء هي ثنائيات القطب، وذلك بسبب الجذب الكهروستاتيكي الحصول على اتجاهاتهمأقطاب المقابلة لأيونات الصوديوم والكلور المشحونة إيجابيا وسلبيا الموجودة على سطح البلورة،؟Н التوجه؟ 0.
- 2 منصة. تتكون الروابط الكيميائية بين جزيئات الماء وأيونات الصوديوم والكلور بسبب التفاعل الأيوني ثنائي القطب,ولذلك، فإن هذه العملية تكون مصحوبة بإطلاق الطاقة H hydr
- 3 منصة. يؤدي ظهور مثل هذه الروابط وإطلاق الطاقة إلى حقيقة أن الروابط الموجودة في الشبكة البلورية تضعف، وتنتقل الأيونات في شكل رطب إلى المحلول، تاركة سطح البلورة. عملية استخلاص الأيونات من البلورة هي عملية ماصة للحرارة، H من الاستخلاص > 0.
- 4 منصة. انتشار الأيونات المائية في كامل حجم المحلول، Н diff؟ 0.
إذا كانت طاقة تدمير الشبكة البلورية أقل من طاقة ترطيب المادة المذابة، فإن الذوبان يحدث مع إطلاق الحرارة. إذا كانت طاقة تدمير الشبكة البلورية أكبر من طاقة الماء، فإن الذوبان يحدث مع امتصاص الحرارة.
في حالة حلول مثاليةلا توجد تأثيرات حرارية وحجمية: أي. ?H dist = 0, ?V = 0، لا تتشكل روابط كيميائية، ولكن الإنتروبيا تزداد.
تسمى عملية التفاعل بين المذيب والمذاب كما ذكرنا سابقاً المذيبات, وإذا كان المذيب هو الماء - الترطيب. نتيجة للتفاعل الكيميائي للمذاب مع المذيب، يتم تشكيل مركبات تسمى يذوب (أو هيدرات , إذا كان المذيب هو الماء). تكوين مثل هذه المركبات يجعل المحاليل مشابهة للمركبات الكيميائية.
تتشكل الذوابات (الهيدرات) نتيجة للتفاعلات بين المانح والمستقبل، والتفاعلات الأيونية ثنائية القطب، بسبب الروابط الهيدروجينية، وكذلك تفاعلات التشتت (أثناء إذابة المواد ذات الصلة، مثل البنزين والتولوين).
عرضة بشكل خاص للترطيب، أي. اتصال مع جزيئات الماء والأيونات. تلتصق الأيونات بجزيئات الماء القطبية، مما يؤدي إلى تكوين أيونات رطبة. لذلك، على سبيل المثال، في المحلول، يكون أيون النحاس (II) أزرق اللون، ولكن في كبريتات النحاس اللامائية يكون عديم اللون. العديد من المذيبات (الهيدرات) هشة وتتحلل بسهولة عند عزلها في صورة حرة، ولكن في بعض الحالات تتكون مركبات قوية يمكن عزلها بسهولة من المحلول عن طريق التبلور. في هذه الحالة، تتساقط البلورات التي تحتوي على جزيئات الماء.
تسمى المواد البلورية التي تحتوي على جزيئات الماءهيدرات الكريستال ,ويسمى الماء الموجود في الهيدرات البلوريةبلورة . العديد من الهيدرات البلورية موجودة المعادن الطبيعية. يتم الحصول على عدد من المواد (بما في ذلك المواد العضوية). شكل نقيفقط في شكل هيدرات بلورية.
القسم 5. نظرية روشين للتفكك الكهربي
§ 5.3. الظواهر الحرارية أثناء الذوبان
يصاحب ذوبان المواد تأثير حراري: وهو إطلاق أو امتصاص الحرارة، حسب طبيعة المادة. عندما، على سبيل المثال، يذوب هيدروكسيد البوتاسيوم أو حمض الكبريتيك في الماء، يلاحظ تسخين قوي للمحلول، أي. إطلاق الحرارة، وعندما تذوب نترات الأمونيوم، يتم تبريد المحلول بقوة، أي امتصاص الحرارة. في الحالة الأولى، تحدث عملية طاردة للحرارة (∆H 0)، في الحالة الثانية - عملية ماصة للحرارة (∆H > 0). حرارة المحلول ∆H هي كمية الحرارة المنطلقة أو الممتصة عند إذابة مول واحد من المادة. لذلك، بالنسبة لهيدروكسيد البوتاسيوم ∆Н° = -55.65 كيلو جول/مول، وبالنسبة لنترات الأمونيوم ∆ح = +26.48 كيلوجول/مول.
نتيجة للتفاعل الكيميائي بين المذاب والمذيب، تتشكل مركبات تسمى المذابات (أو الهيدرات إذا كان المذيب ماء). تكوين هذه المركبات يجعل المحاليل مشابهة للمركبات الكيميائية.
الكيميائي الروسي العظيم د. ابتكر مندليف النظرية الكيميائية للمحاليل، والتي أثبتها من خلال العديد من البيانات التجريبية المقدمة في عمله "دراسة المحاليل المائية وفقًا لخصائصها". الثقل النوعي"، نُشر عام 1887. وكتب: "المحاليل عبارة عن مركبات كيميائية تحددها القوى المؤثرة بين المذيب والمذاب". طبيعة هذه القوى معروفة الآن. تتشكل المذيبات (الهيدرات) بسبب المتلقي المانح والأيون- التفاعلات ثنائية القطب، بسبب الروابط الهيدروجينية، وكذلك تفاعل المواد المشتتة (في حالة محاليل المواد المرتبطة، على سبيل المثال البنزين والتولوين)، تكون الأيونات معرضة بشكل خاص للترطيب (المركبات مع الماء) مع جزيئات الماء القطبية، مما ينتج عنه في تكوين الأيونات المائية (انظر الفقرة 5.4)؛ لذلك، على سبيل المثال، في المحلول يكون أيون النحاس (II) أزرق اللون، ولكن في كبريتات النحاس اللامائية يكون عديم اللون. العديد من هذه المركبات هشة وتتحلل بسهولة عند عزلها في حالة حرة، ولكن في بعض الحالات تتكون مركبات قوية يمكن عزلها بسهولة عن طريق التبلور، وفي هذه الحالة تتساقط بلورات تحتوي على جزيئات الماء.
تسمى المواد البلورية التي تحتوي على جزيئات الماء بالهيدرات البلورية، ويسمى الماء الموجود في الهيدرات البلورية بالتبلور. العديد من المعادن الطبيعية هي هيدرات بلورية. يتم استخراج عدد من المواد (بما في ذلك المواد العضوية) في شكلها النقي فقط في شكل هيدرات بلورية. دي. أثبت مندليف وجود هيدرات حامض الكبريتيك، بالإضافة إلى عدد من المواد الأخرى.
لذلك، فإن الانحلال ليس جسديًا فحسب، بل أيضًا عملية كيميائية. تتشكل المحاليل من تفاعل جزيئات المذاب مع جزيئات المذيب. الطالب د. منديليفا د. أكد كونوفالوف دائمًا على أنه لا توجد حدود بين المركبات الكيميائية والمحاليل.
تحتل المحاليل السائلة موقعًا متوسطًا بين المركبات الكيميائية ذات التركيب الثابت والمخاليط الميكانيكية. مثل المركبات الكيميائية، فهي متجانسة وتتميز بالظواهر الحرارية، وكذلك التركيز، والذي غالبا ما يلاحظ - انخفاض في الحجم عند خلط السوائل. من ناحية أخرى، على عكس المركبات الكيميائية، لا تخضع المحاليل لقانون ثبات التركيب. فهي، مثل المخاليط، يمكن تقسيمها بسهولة إلى الأجزاء المكونة لها. عملية الذوبان هي عملية فيزيائية كيميائية، والحلول هي أنظمة فيزيائية كيميائية.
أولى إم في اهتمامًا كبيرًا لدراسة الحلول. لومونوسوف. أجرى أبحاثًا لإثبات اعتماد ذوبان المواد على درجة الحرارة، ودرس ظواهر إطلاق الحرارة وامتصاصها أثناء الذوبان، واكتشف مخاليط التبريد. م.ف. كان لومونوسوف أول من أثبت أن المحاليل تتجمد (تتبلور) عند درجة حرارة أقل من المذيب. كما قدم تفسيراً حركياً جزيئياً للانحلال، وهو قريب من التفسير الحديث، معتبراً أن جزيئات المادة المذابة تتوزع بالتساوي بين جزيئات المذيب.
1 في الصيغ الكيميائية وهيدرات الهيدرات البلورية، تُكتب صيغة الماء بشكل منفصل (من خلال نقطة)، على سبيل المثالح 2 SO 4 ∙ H 2 O، H 2 SO 4 2 H 2 O، H 2 SO 4 ∙ 4 ح 2 يا، ح 2 ج 2 يا 4 ∙ 2 ح 2 O، N 2 SO 4 ∙ 10 H 2 O، Al 2 (S 0 4) 3 1 8H 2 O، إلخ.
كرس دي حوالي 40 عامًا من العمل العلمي لدراسة الحلول. مندليف. وتبين أن نظريته الكيميائية للحلول كانت مثمرة للغاية. وعلى أساسها تم تشكيل تخصصات علمية جديدة - مثل التحليل الفيزيائي والكيميائي، وكيمياء المركبات المعقدة، والكيمياء الكهربائية للمحاليل غير المائية. الآن هذه النظرية مقبولة بشكل عام.
تم تقديم مساهمة كبيرة في تطوير النظرية الكيميائية للحلول من قبل العلماء الروس المشهورين د. كونوفالوف، 1.0. كابلوكوف، م.س. كورناكوف.
بالنسبة للحسابات الكيميائية الحرارية، من الضروري أن تعزى جميع التأثيرات الحرارية إلى المواد المتفاعلة والمنتجات في الحالة القياسية. الحالة القياسية للمادة هي الشكل الأكثر استقرارًا من الناحية الديناميكية الحرارية عند ضغط 1 atm ودرجة حرارة 298.15 كلفن.
حرارة التكوين القياسية DH° f هو التأثير الحراري لتكوين 1 مول من أي مادة من مواد بسيطة في ظل الظروف القياسية.
وفي هذا الصدد تكون حرارة تكوين المواد البسيطة صفراً، لأنها تتوافق مع التفاعلات
ومع ذلك، مع ارتفاع درجات الحرارة ردود الفعل
لا تساوي الصفر، لأنها عبارة عن حرارة عمليات: التحول الكلي (أ)، التحول متعدد الأشكال (ب)، التفكك (ج).
الحرارة القياسية لتكوين الأيون في محلول مائيهي حرارة تكوين مول واحد من الأيون المائي في محلول بتركيز مولاري للأيون يساوي الوحدة من مواد بسيطة في الظروف القياسية. في هذه الحالة، يُفترض تقليديًا أن حرارة تكوين أيون الهيدروجين تساوي صفرًا.
C (جرافيت) + 3/2O 2 (غاز) + aq + 2e → CO 3 2- aq, ΔH f (CO 3 2- aq)
القيمة الحرارية القياسيةDН° الاحتراق. هي حرارة احتراق 1 مول من مركب عضوي في الظروف القياسية حتى CO 2، H 2 O، SO 2، N 2. إذا كان هناك منتجات احتراق أخرى إلى جانب ثاني أكسيد الكربون وH2O، يتم ذكر ذلك على وجه التحديد في كل تفاعل. مثال:
تتوافق حرارة احتراق الهيدروجين والكربون مع حرارة تكوين H2O وCO2، حيث أن هذه هي التأثيرات الحرارية للتفاعلات
الحرارة القياسية للتغيرات المرحلةهي حرارة تحول 1 مول من المادة عند درجة حرارة التحول عند P = 1 atm. وهذا يشمل حرارة الانصهار، والتبخر، والتسامي (التسامي)، والتحولات متعددة الأشكال.
حرارة المحلول المتكاملة DH m هو التأثير الحراري للذوبان مع تكوين محلول بتركيز معين لكل 1 مول من المادة المذابة.
عادة ما تكون حرارة انحلال الغازات قريبة من حرارة تكثيفها، وحرارة المواد الصلبة ذات الشبكة البلورية الذرية أو الجزيئية قريبة من حرارة الاندماج.
تحدث عمليات أكثر تعقيدًا أثناء تحلل الشوارد. حرارة انحلال الشوارد الكهربائية هي مجموع جبري لاثنين من التأثيرات الحرارية الرئيسية: امتصاص الحرارة أثناء تدمير الشبكة البلورية مع إزالة الأيونات الناتجة على مسافات تتوافق مع حجم المحلول، وإطلاق الحرارة أثناء إذابة (ترطيب) كل أيون بواسطة جزيئات المذيب. يصل كلا التأثيرين إلى مئات الكيلوجول لكل مول. مجموعها الجبري - حرارة المحلول المرصودة - هو في حدود الوحدات وعشرات الكيلوجول. تعتمد علامة التأثير الكلي على أي من المصطلحات أكبر في القيمة المطلقة.
حرارة تكوين الهيدراتهي الحرارة المنطلقة عند إضافة ماء التبلور إلى مول واحد من الملح اللامائي. يتم تحديده من خلال درجات الحرارة المتكاملة لذوبان الملح اللامائي والهيدرات البلورية في مثل هذه الكميات من الماء بحيث يكون للمحلول الناتج نفس التركيز. على سبيل المثال، يمكنك الحصول على محلول مائي من MgCl 2 بطريقتين:
1- إذابة الملح اللامائي MgCl 2
2 - عن طريق إذابة الهيدرات البلورية MgCl26H20 في الماء والتي تم الحصول عليها سابقاً من MgCl2 والماء.
من هذا الرسم البياني، وفقا لقانون هيس، يمكن الحصول على حرارة تكوين الهيدرات:
DH هيدرو = DH · م (MgCl 2) - DH · م (MgCl 2.6H 2 0)
حرارة التعادل. تظهر التجربة أنه في حالة المحاليل المخففة، فإن حرارة تفاعل تحييد الكتلة المولية المكافئة لحمض قوي (HC1، H2S04، إلخ) مع قاعدة قوية (NaOH، KOH) لا تعتمد على طبيعة الحمض أو القاعدة. وذلك لأنه يحدث تفاعل كيميائي واحد فقط
دي إتش محايدة = -55.9 كيلوجول/مول
عند تحييد محلول مخفف لحمض أو قاعدة ضعيفة، قد تكون حرارة التحييد الملحوظة أقل أو أكبر بسبب حرارة التفكك. تتكون حرارة التفكك من الحرارة الممتصة أثناء تحلل الجزيء إلى أيونات وحرارة ترطيب (إذابة) الأيونات بواسطة جزيئات المذيبات وبالتالي يمكن أن تكون إيجابية أو سلبية. وبالتالي فإن حرارة تحييد الأحماض والقواعد الضعيفة هي
دي إتش محايدة = - 55.9 + DN ديس.
قانون هيس
جي. هيس في عام 1836، حتى قبل صياغة بداية الديناميكا الحرارية (1842)، اكتشف تجريبيًا القانون الأساسي للكيمياء الحرارية:
"لا يعتمد التأثير الحراري للتفاعل على المراحل الوسيطة، بل يتحدد فقط من خلال الحالة الأولية والنهائية للنظام."
في هذه الحالة، يجب أن تتم العملية ديناميكيًا حراريًا بشكل لا رجعة فيه، ويجب أن تكون المنتجات الناتجة بنفس درجة حرارة المواد الأولية.
مقالات حول هذا الموضوع
