Тепловые изменения, сопровождающие физические изменения, и объяснение источника теплоты раствора
Расчет изменения теплосодержания имеет большое значение , тогда как расчет изменения теплосодержания, сопровождающего сжигание различных видов топлива, помогает нам при проектировании двигателей знать, какой тип топлива более подходит.
Расчет изменения теплосодержания при горении различных материалов помогает пожарным определить и выбрать наиболее подходящий метод тушения пожара .
Изменение теплосодержания различается в зависимости от типа изменения (физического или химического ).
Тепловые изменения, сопровождающие физические изменения
Примерами изменений тепла, сопровождающих физические изменения, являются стандартная теплота растворения и стандартная теплота растворения.
Стандартная теплота раствора Δ H ° sol
При растворении твердого вещества в жидкости этот процесс сопровождается повышением или понижением температуры полученного раствора .
Путем растворения нитрата аммония (NH 4 NO 3 ) в воду , температура раствора уменьшается за счет поглощения некоторого количества энергии.
Раствор называется эндотермическим раствором .
NH 4 NO 3 + H 2 O (л) → NH 4 + (водн.) + NO 3 — (водн.)
Δ H ° sol = + 25,7 кДж / моль
На растворением гидроксида натрия (NaOH) в воде , температура раствора повышается, за счет высвобождения некоторого количества энергии.
Решение называется экзотермическим раствором .
NaOH (т) + H 2 O (л) → Na + (водн.) + OH — (водн.)
Δ H ° sol = — 51 кДж / моль
Стандартная теплота раствора
Количество тепла, поглощаемое или выделяющееся при растворении одного моля растворенного вещества в определенном количестве растворителя для получения насыщенного раствора при стандартных условиях.
Теплота раствора c an рассчитывается по следующей формуле:
q p = m. c. Δ T
Где, в разбавленных растворах, масса раствора (м) может быть выражена в объеме, так как плотность воды в нормальных условиях равна 1 г / см 3 .
Удельную теплоемкость разбавленного раствора можно выразить удельной теплотой воды 4,18 Дж / г. ° C.
Если объем полученного раствора составляет (1 л), а количество растворенного вещества (1 моль ), изменение тепла в этом случае называется молярной теплотой раствора .
Молярная теплота раствора
Изменение тепла в результате растворения одного моля от растворенного вещества , чтобы сформировать один литр из раствора , если количество растворенного вещества больше , чем 1 моль, мы можем вычислить молярную теплоту раствора в виде следующий:
Молярная теплота раствора (Δ H sol ) = количество поглощенного или выделенного тепла во время растворения (q p ) ÷ количество молей растворенного вещества (n)
Δ H sol = q p / n
Объяснение источника тепла раствора
На процесс растворения влияют три силы, а именно: сила притяжения между молекулами (частицами) растворителя, сила притяжения между молекулами (частицами) растворенного вещества и сила притяжения между частицами растворителя и растворенного вещества, Итак, процесс растворения происходит в три этапа, которые находятся :
Разделение молекул растворителя друг от друга
Эндотермический процесс, при котором количество энергии (Δ H 1 ) поглощается, чтобы преодолеть силу притяжения между молекулами растворителя друг с другом.
Разделение частиц растворенного вещества друг от друга
Эндотермический процесс, при котором количество энергии (Δ H 2 ) поглощается для преодоления силы притяжения между частицами растворенного вещества друг с другом.
Процесс растворения
Экзотермический процесс, при котором некоторое количество энергии (Δ H 3 ) выделяется, когда молекулы растворителя объединяются с частицами растворенного вещества.
Величина теплоты раствора Δ H ° sol равна сумме этих трех энергий:
Δ H ° золь = Δ H 1 + Δ H 2 + Δ H 2
Если растворителем является вода : процесс растворения называется гидратацией , энергия, выделяемая в процессе растворения, называется энергией гидратации .
Энергия гидратации — это присоединение диссоциированных ионов к молекулам воды .
Энергия гидратации ионов серебра равна — 510 кДж / моль, что означает, что количество энергии, высвобождаемой при присоединении 1 моля ионов серебра к молекулам воды , равно — 510 кДж.
Тип процесса растворения (экзотермический или эндотермический) определяется величиной Δ H ° sol .
Если (Δ H 1 + Δ H 2 ) <Δ H 3 , значит, Δ H ° sol <0 (отрицательный знак) и растворение является экзотермическим.
Если (Δ H 1 + Δ H 2 )> Δ H 3 , значит, Δ H ° sol > 0 (положительный знак) и растворение является эндотермическим.
Стандартная теплота растворения брома лития равна — 49 кДж / моль, что означает, что теплота, выделяемая при растворении 1 моля брома лития в количестве растворителя для получения его насыщенного раствора (в стандартных условиях), равна — 49 кДж.
Молярная теплота раствора иодида серебра равна +84,4 кДж / моль, что означает, что тепло, поглощаемое при растворении 1 моля иодида серебра в количестве растворителя с образованием 1 л раствора, равно 84,4 кДж.
Стандартная теплота разбавления Δ H ° Dil
При 1 моль гидроксида натрия NaOH (ами) , растворенного в двух различных количеств воды H 2 O (л ), теплота растворения отличается как количество воды отличается, как следующими уравнениями:
NaOH (т.) + 5H 2 O (л) → NaOH (водн.), Δ H 1 = — 37,8 кДж / моль
NaOH (т.) + 200H 2 O (л) → NaOH (водн.), Δ H 1 = — 42,3 кДж / моль
Следует отметить , что количество выделенной энергии увеличивается путем добавления другого количества воды , высвобождаемой или поглощенной энергия , что в результате добавления другого количества растворителя (разбавления), называется Стандартным теплом разбавления А Н ° разба .
Стандартная теплота разбавления Δ H ° Dil — это количество выделяемого или поглощенного тепла для каждого одного моля растворенного вещества при разбавлении раствора от высокой концентрации до другой более низкой концентрации при условии нахождения в стандартном состоянии.
Стандарт теплота разбавления раствора гидроксида натрия — 4,5 кДж / моль означает , что тепло , выделяющееся из каждого 1 моль раствора гидроксида натрия, когда он разбавляется с более высокой концентрацией , чтобы снизить концентрацию в стандартных условиях равняется 4,5 кДж, Разбавление процесс занимает поместите в два противоположных шага по энергии:
Энергия разделения (эндотермический процесс)
Поскольку во время разбавления , количество молекул воды увеличивается , а отдельные ионы или молекулы растворенного вещества из каждых в концентрированном растворе , который нуждается в количестве энергии.
Присоединение энергии (экзотермический процесс)
Поскольку ионы или молекулы растворенного вещества присоединяются к большему количеству молекул растворителя, что приводит к высвобождению некоторого количества энергии, теплота разбавления является суммой этих двух энергий (разделения и присоединения).