Химические реакции с выделением тепла: Источники тепла — LLIAMAH-online – Урок №23. Горение и медленное окисление. Тепловой эффект химических реакций

АВТОНОМНЫЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА (УСТРОЙСТВА ИНДИВИДУАЛЬНОГО ОБОГРЕВА). (Обзор): govorilkin — LiveJournal

погодой   навеяло

НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИНЦИПАХ РАБОТЫ

Угольные грелки.
Еще лет 90 назад изобретательская мысль обратилась к самому распространенному экзотермическому процессу - реакции горения. Появились устройства , в которых тлеющий угольный стержень, обернутый в специальную бумагу был помещен в металлический корпус, а последний в суконный чехол . Такие грелки весили сравнительно немного , а действовали 5-6 часов . На поверхности корпуса температура была от 60 до 100 градусов Цельсия .

С + О2 --> CО2 + 94 ккал/моль

Каталитические грелки.
Во время первой мировой войны в окопах мерзли миллионы солдат, и за четыре военных года изобретатели США , Японии и Англии запатентовали несколько вариантов карманных жидкостных грелок . Принцип их действия был прост: каталитическое беспламенное окисление спирта или бензина . Катализатором во всех случаях служила платина. Японская грелка выглядела как портсигар, внутри которого были резервуар, набитый ватой и платиновая прокладка. В корпусе были просверлены отверстия для подачи воздуха к катализатору и отвода газообразных продуктов горения. Для запуска грелки в резервуар заливался спирт, который пропитывал вату. Затем катализатор прогревали пламенем спички и начиналась реакция. Основной недостаток каталитических грелок - ограниченный срок службы: примеси, содержащиеся в горючем быстро отравляют катализатор и греющий портсигар становится бесполезным.

Грелки, использующие реакцию гашения извести.

Еще в 20-х годах в Германии для разогрева пищи в полевых условиях предложили использовать тепло, выделяющееся при гашении водой негашеной извести. Однако недостаточно большой тепловой эффект реакции помешал на первых порах практическому применению этой идеи. Шагом вперед стало сочетание двух реакций : гашения извести и ее нейтрализации . Для этого в известь ввели кристаллогидраты щавелевой или лимонной кислоты . Реакции в грелке пошли по следующей схеме.

СаО + Н2 О --> Ca(OH)2 + 10.6 ккал.
2Са(ОН)2 + Н2С2О4 + 2 Н2О --> CаС2О4 + 4Н2О + 31 ккал

С помощью этих двух реакций можно в портативном устройстве получить температуру от 100 до 300 градусов Цельсия . Кроме того , использование кристаллогидратов кислот позволяет запускать грелку небольшим количеством воды, а с очередными порциями извести будет реагировать вода, выделяющаяся при нейтрализации.

Грелки, использующие реакции окисления металлов.
В обычных условиях коррозия металлов на воздухе протекает, к счастью, медленно. Присутствие солей резко ускоряет процесс. В конце 20-х годов для обогрева бойцов Красной Армии была рекомендована "железная" грелка - в мешочек из прорезиненной ткани помимо железных опилок помещали перманганат калия и наполнители - уголь и песок. После добавления воды на поверхности грелки в течение 10-20 часов поддерживается температура 100 градусов Цельсия.

4Fe + 2h3 O + 3O2 --> 2(Fe2O3 * h3O) + 390.4 ккал/моль

Вместо железа в коррозионных грелках лучше применять алюминий. Тепла в этой реакции выделяется гораздо больше, чем при окислении железа :

8Аl + 3Fe3O4 ---> 4Al2O3 + 9Fe + 795 ккал/моль

Грелки, использующие реакции вытеснения металлов.
В 1940 году в СССР был разработан обогревательный пояс - обтянутый кожей медный резервуар, который крепился на брючном ремне. В резервуар засыпали 200 г. реакционной смеси - алюминиевого порошка хлористой меди , взятых в стехиометрическом соотношении . Воду в количестве 100-120 мл. добавляли в резервуар из баллончика, находящегося в нагрудном кармане. Подачу воды регулировало несложное тепловое реле. Пояс мог согревать в течение 8 часов. Эта химическая грелка была новой не только по форме, но и по содержанию: впервые было использовано тепло, возникающее при вытеснении одного металла другим - более электроотрицательным. В Ленинграде, в блокадную зиму 1942 года , использовали грелки, заполненные смесью хлористой меди и железных стружек. От одной заправки водой такие грелки работали 60-70 часов.

Кристаллизационные грелки.
В кристаллизационных грелках используются вещества с низкими температурами плавления и относительно высокими теплотами плавления. Подобный термоаккумулятор отдает тепло, которое высвобождается при кристаллизации или затвердевании предварительно нагретого и расплавленного вещества. Классическое рабочее тело грелок-аккумуляторов парафин. Можно использовать также стеариновую кислоту, низко плавкие кристаллогидраты, например, глауберову соль Na2 SO4 * 10h3O или тригидрат ацетата натрия Ch4COONa * 3h3O. Небольшие добавки к кристаллогидратам хлористого кальция, тиосульфита натрия или глицерина позволяют замедлить процесс кристаллизации и тем самым повысить продолжительность работы грелки. Грелка разогревается за 15 сек. до 55 °С и процесс выделения тепла продолжается 25-30 минут. Грелка обладает достаточно высокой теплоемкостью и еще минут 25-30 способна отдавать тепло в режиме остывания. Грелка кристаллизационного типа хороша, как лечебное и профилактическое средство при воспалительных процессах , для больных с различными формами радикулита, для тюбажа печени и других процедур в стационарных условиях (дома или в больнице).

Использование кристаллизационных грелок в чрезвычайных ситуациях в полевых условиях ограничено непродолжительностью режима тепловыделения грелок.

Основное достоинство грелок кристаллизационного типа - возможность многократного использования: для восстановления исходного состояния грелки достаточно прокипятить ее в воде в течении 15-20 минут.

http://umcsa.narod.ru/rus/umcsa/projects/ait.htm 

ГРЕЛКА ИЗ ПРОБИРКИ
В походе, на рыбалке, особенно в непогоду часто возникает нужда обыкновенной грелке. Конечно, неплоха и обычная резиновая, но у нее есть один существенный недостаток: очень уж медленно греется для нее на костре вода.

Попробуем сделать химическую грелку. Для этого нам понадобятся самые обычные реактивы.

Для начала проведем несложный опыт. Пойдите на кухню и возьмите пачку поваренной соли. Впрочем, пачка не понадобится. Достаточно будет 20 г (2 чайных ложки). Затем загляните в шкафчик, где хранятся всевозможные хозяйственные препараты и материалы. Наверняка там сохранилось после ремонта квартиры немного медного купороса. Его понадобится 40 г (3 чайных ложки). Древесные опилки и кусок алюминиевой проволоки, надо полагать, тоже найдутся. Если так, все готово. Разотрите в ступке купорос и соль так, чтобы величина кристаллов не превышала 1мм (разумеется, на глаз). В полученную смесь добавьте 30 г (5 столовых ложек) древесных опилок и тщательно перемешайте. Кусок проволоки согните спиралью или змейкой, вложите в банку из-под майонеза. Туда же засыпьте подготовленную смесь так, чтобы уровень засыпки был на 1-1.5 см ниже горлышка банки. Грелка у вас в руках. Чтобы привести ее в действие, достаточно влить в банку 50 мл (четверть стакана) воды. Спустя 3-4 минуты температура грелки поднимется до 50-60° С.

Откуда берется в банке тепло, и какую роль играет каждый из компонентов? Обратимся к уравнению реакции:

CuSO4+2NaCl > Na2SO4+CuCl2

В результате взаимодействия медного купороса с поваренной солью образуется сульфат натрия и хлорная медь. Именно она нас интересует. Если вычислить тепловой баланс реакции, то окажется, что при образовании одной грамм-молекулы хлорной меди выделяется 4700 калорий тепла. Плюс теплота растворения в исходных образующихся препаратов -- 24999 калорий. Итого: примерно 29600 калорий.

Тотчас же после образования хлорная медь вступает во взаимодействие с алюминиевой проволокой:

2Al+3CuCl2 > 2AlCl3+3Cu

При этом выделяется (также в пересчете на 1 г-моль хлорной меди) примерно 84000 калорий.

Как видите, в результате процесса суммарное количество выделяющегося тепла превышает 100000 калорий на каждую грамм-молекулу вещества. Так что никакой ошибки или обмана нет: грелка самая настоящая.

А что же опилки? Не принимая никакого участия в химических реакциях, они в то же время играют очень важную роль. Жадно впитывая в себя воду, опилки замедляют течение реакций, растягивают работу грелки во времени. К тому же древесина обладает достаточно низкой теплопроводностью: она как бы аккумулирует выделяющееся тепло и затем постоянно отдает его. В плотно закрытой посуде тепло сохраняется, по меньшей мере, два часа.

И последнее замечание: банка, конечно, не лучший сосуд для грелки. Она понадобилась нам только для демонстрации. Так что сами подумайте над формой и материалом для резервуара, в который поместить греющую смесь.

Источник: журнал "Юный техник", №5, 1983г., стр.78-79.
Автор: инженер Ф. Никулин.

Тепловой эффект химических реакций » mozok.click

Вспомните: одним из признаков химической реакции является выделение или поглощение теплоты.

Экзотермические и эндотермические реакции Вы уже знаете, что при растворении веществ может выделяться или поглощаться энергия. В ходе химических реакций реакционная смесь также может выделять энергию в окружающую среду или поглощать ее из нее. В большинстве химических реакций энергия выделяется или поглощается в виде теплоты, а в некоторых реакциях — в виде света.

Экзотермические реакции:

• протекают с выделением теплоты;

• после инициации прекращаются, когда израсходуется один из реагентов;

• реакционная смесь в процессе реакции разогревается.

Химические реакции, протекающие с выделением теплоты, называются экзотермическими.

Если в ходе реакции выделяется теплота, то реакционная смесь разогревается. Экзотермическими являются все реакции горения и многие другие реакции. Например, при гашении извести (взаимодействии кальций оксида с водой) выделяется так много теплоты, что вода может закипеть и распушить твердое вещество. Поэтому кальций гидроксид также называют «пушонкой» (рис. 18.1):

Много теплоты выделяется также в процессе реакций с участием химически активных веществ — галогенов, щелочных металлов и др.

Некоторые экзотермические реакции не начинаются сразу после смешивания (начала контакта) реагентов.

Например, деревья постоянно контактируют с кислородом (в воздухе), но не воспламеняются. Для того чтобы началось горение, необходимо подогреть древесину, т. е. инициировать реакцию. После инициации горение само себя «поддерживает» и не закончится, пока не прекратится доступ кислорода или вся древесина не сгорит.



Таким образом, для экзотермических реакций характерно следующее: они не прекращаются, пока не израсходуется один из реагентов; реакционная смесь в ходе реакции разогревается.

Химические реакции, протекающие с поглощением теплоты, называются эндотермическими.

К эндотермическим реакциям относятся большинство реакций разложения, например разложение кальций карбоната (известняка):

Эндотермические реакции:

• происходят с поглощением теплоты;

• останавливаются при прекращении подогрева;

• реакционная смесь в процессе реакции охлаждается.

Существуют химические реакции, в которых энергия выделяется в виде света. Самой распространенной такой реакцией является горение. Но есть и другие. Так, при хранении белого фосфора на воздухе он сразу начинает реагировать с кислородом. Часть энергии в процессе этой реакции выделяется в виде света, поэтому белый фосфор светится в темноте. Это явление называют хемилюминесценцией. Именно оно стало интригой детектива «Собака Баскервилей» сэра А. Конан Дойла.

Явление хемилюминесценции присуще и живым организмам: химические реакции обусловливают свечение в темноте светлячков, некоторых медуз и др. К слову сказать, хемилюминесценция очень распространена среди растений и животных в фантастическом мире кинофильма «Аватар». Существуют химические реакции, происходящие с поглощением света. Их называют фотохимическими. Самая известная фотохимическая реакция — это фотосинтез. Также под действием света происходит превращение кислорода в озон. В фотохимических процессах принимают участие особые молекулы сетчатки нашего глаза, благодаря чему мы видим.


Большинство эндотермических реакций необходимо постоянно поддерживать, обычно нагреванием. Например,

чтобы началось разложение кальций карбоната, его необходимо нагреть до температуры около 1100 °С и постоянно ее поддерживать. При эндотермической реакции теплота поглощается, и, если прекратить нагрев, процесс остановится.

Редко встречаются эндотермические реакции, протекающие при обычных условиях. Их легко распознать по охлаждению реакционной смеси. Например, при взаимодействии барий гидроксида с аммоний нитратом реакционная смесь замерзает, а сосуд покрывается каплями воды и даже может примерзнуть к подставке (рис. 18.2):

Тепловой эффект химических реакций. Понятие об энтальпии

Как вы уже знаете, при химических реакциях происходит перегруппировка атомов, содержащихся в веществах-реагентах. Для этого необходимо часть химических связей разорвать. И наоборот, в ходе образования продуктов реакции возникают новые связи. Поскольку разрыв и образование химических связей сопровождается поглощением и выделением энергии соответственно, то для химических реакций характерно выделение или поглощение энергии (рис. 18.3).

Количественно все виды взаимодействий (энергию химических связей, межмолекулярных взаимодействий и др.) в веществе определяют специальной величиной — энтальпией (от греч. entalpio — нагреваю).

Рис. 18.3. Разрыв и образование химических связей при реакции водорода с йодом

Энтальпия — физическая величина, характеризующая энергию системы (вещества или смеси), которая доступна для преобразования в теплоту при постоянном давлении.

Энтальпию вещества еще называют его «теплосодержанием», поскольку она показывает, сколько теплоты «запасено» в веществе.

Энтальпию обозначают буквой H.

В системе СИ единицей измерения энтальпии является Дж/моль (кДж/моль), но все еще используют устаревшую единицу — калорию.

Измерить энтальпию вещества невозможно, поэтому на практике

используют величину, характеризующую изменение энтальпии при протекании процессов, — ДН. Количество теплоты, выделяющейся или поглощающейся в процессе взаимодействия (т. е. ДН), можно определить экспериментально. Изменение энтальпии в реакционной смеси при химических реакциях составляет тепловой эффект химической реакции.

Энтальпия:

• характеризует «теплосодержание» вещества;

• обозначается Н;

• единица измерения — Дж/моль или кДж/моль;

• разница энтальпии продуктов реакции и реагентов АН — это тепловой эффект реакции.

Герман Иванович Гесс (1802-1850)

Выдающийся химик. Родился в Женеве, затем семья переехала в Россию. Учился в Дерптском университете, где в 20 лет защитил диссертацию, в которой исследовал лечебное действие минеральных вод. Работал вместе с Берцелиусом в Стокгольме, а потом — в Иркутске. В 28 лет его избрали в Петербургскую академию наук, он стал заведующим кафедрой Петербургского технологического института. Разработал способ получения серебра из минералов и описал свойства многих минералов, первым заметил каталитическое действие платины. Но наибольшее признание получил как основатель термохимии: сформулировал основной ее закон — закон постоянства суммы теплоты, названный его именем.

Тепловой эффект реакции АН — это разница между энтальпией продуктов реакции и энтальпией реагентов:

АН(реакции) = Н(продуктов реакции) - Н(реагентов)

Если энтальпия продуктов реакции меньше энтальпии реагентов (АН < 0, т. е. является отрицательной величиной), то энтальпия системы уменьшается, а избыточная энергия выделяется в окружающую

среду в виде теплоты или света (рис. 18.4, а). Это соответствует экзотермической реакции.

В эндотермических реакциях, наоборот, энтальпия продуктов реакции больше энтальпии реагентов (AH > 0, т. е. является положительной величиной). Энергия, необходимая для увеличения энтальпии, поглощается из окружающей среды (рис. 18.4, б).

Каким будет значение АН, зависит только от энергетического запаса реагентов и продуктов реакции, т. е. для каждой реакции количество теплоты, которое выделится (поглотится), зависит только от природы веществ и их количества.

Джозайя Уиллард Гиббс (1839-1903)

Американский физико-химик и математик, один из основателей химической термодинамики. В 19 лет закончил Йельский университет, а через пять лет защитил диссертацию и в должности профессора преподавал там латынь, математику и математическую физику. Основные исследования Гиббса были связаны с изучением тепловых процессов в химии, где он достиг выдающихся результатов. Его именем названы многие из разработанных им понятий химической термодинамики: энергия Гиббса, парадокс Гиббса, каноническое распределение Гиббса и др. В 40 лет был избран в Национальную академию наук США. До сих пор в его работах не найдено ни одной ошибки, а все его идеи используют в современной науке.

Тепловые эффекты реакций изучает специальный раздел химии — термохимия. Основателем термохимии считают Германа Гесса, но самый больший вклад в ее развитие сделал Джозайя Гиббс, который

применил законы физики и математическое моделирование для изучения химических процессов и основал новый раздел химии — химическую термодинамику.

Лингвистическая задача

1. На греческом exo означает «извне», endon — «внутри». Что, по вашему мнению, означают термины «экзотермический» и «эндотермический»?

2. На латыни calor и на греческом therme означает «теплота». Dynamis — греческое слово, означающее «сила, мощь», а kinetikos — «то, что приводит в движение». Предположите, какое значение имеют термины «калория», «калориметрия», «термометр», «термодинамика», «химическая кинетика».


Ключевая идея

В процессе эндотермических реакций реакционная среда охлаждается, а в экзотермических — нагревается.

Контрольные вопросы

200. Дайте определение понятиям «тепловой эффект реакции», «эндотермическая реакция», «экзотермическая реакция».

201. Приведите примеры экзотермических и эндотермических реакций.

202. Как обозначают изменение энтальпии реакции? В каких единицах ее измеряют?

203. Как по значению изменения энтальпии реакции определить, является химическая реакция экзотермической или эндотермической?

204. Почему при химических реакциях обязательно происходит выделение или поглощение энергии? Ответ поясните.

205. Как изменяется температура реакционной среды, если происходит экзотермическая реакция? эндотермическая реакция?

206. Как можно различить экзо- и эндотермические реакции?

Задания для усвоения материала

207. Как вы считаете, почему большинство реакций разложения являются эндотермическими?

208. Процессы выращивания пшеницы и изготовления из нее хлеба требуют энергии. Сначала растение поглощает солнечный свет и превращает углекислый газ и воду в углеводы в процессе фотосинтеза. Пшеницу собирают и перемалывают в муку. Муку привозят в пекарню, где выпекают хлеб. Хлеб употребляют в пищу люди. Энергия из пищи расходуется человеком для физической активности. Какие формы энергии и как превращаются из одной формы в другую в этих процессах?

209. Предложите план эксперимента для определения теплового эффекта химической реакции. Какие измерения вы должны сделать для достижения цели? Какие факторы будут влиять на точность эксперимента?

 

Это материал учебника Химия 9 класс Григорович

 

Превращение энергии при химических реакциях — Знаешь как

превращение химической энергии в электрическуюРис. 6. Установка для демонстрации превращения химической энергии в электри ческую

Многие химические реакции, как, например, горение, соединение метал­лов с серой или хлором, нейтрализация кислот щелочами и др., сопровождаются выделением значительных количеств тепла. Та­кие реакции, как разложение углекислого кальция, разложение окиси ртути и ряд других, наоборот, требуют непрерывного при­тока тепла извне и тотчас же приостанавливаются, если прекратить нагревание. Очевидно, в этих случаях превращение проис­ходит с поглощением тепла. При некоторых реакциях наряду с выделением тепла наблюдается также выделение света.

Тщательное изучение всевозможных химических процессов показало, что химическое превращение всегда связано с выде­лением или поглощением энергии. Эти явления составляют су­щественную особенность химических превращений; для практики они часто даже важнее, чем происходящее в то же время обра­зование новых веществ. Поэтому мы рассмотрим выделение и поглощение энергии при химических реакциях несколько по­дробнее.  Выделение энергии в форме тепла при соединении различных веществ показывает, что эти вещества до соединения уже содер­жали в себе некоторый запас энергии, но только в скрытой форме. Такая форма энергии, скрытой в веществах и «освобо­ждающейся» только при химических превращениях, называется внутренней или химическойэнергией. Освобождение химической энергии связано с превращением ее в другие формы энергии. Так, например, когда водород соеди­няется с кислородом, их химическая энергия превращается в тепловую и проявляется в виде выделяющегося при реакции тепла. Понятно, что в образовавшейся воде уже нет того количе­ства энергии, которое содержали водород и кислород вместе до их соединения. Но это отнюдь не значит, что в воде совсем не осталось химической энергии. Вода, в свою очередь, может взаи­модействовать с другими веществами с выделением тепла; сле­довательно, в ней еще имеется запас химической энергии. Вообще при химических превращениях освобождается только часть со­держащейся в веществах энергии; всей химической энергии мы не можем исчерпать и не знаем, как велик ее запас в различных веществах. Измеряя тепловой эффект реакции, мы можем судить только об изменении этого запаса.

Выделением тепла сопровождаются очень многие химические реакции, так как легче всего химическая энергия переходит в тепловую. Значительно реже приходится наблюдать переход хи­мической энергии в световую. Обыкновенно в тех случаях, когда при реакции выделяется свет, химическая энергия превращается в световую не прямо, а через посредство тепловой энергии. На­пример, появление света при горении угля является следствием сильного накаливания угля за счет выделяющегося при реакции тепла.

Такой же эффект можно получить, если нагреть уголь до высокой температуры чисто физическим путем, например, пропуская ток через угольную нить элек­трической лампочки. Но известны и такие, правда, очень немногочисленные процессы, где химическая энергия превращается в световую непосредствен­но. Сюда относится све­чение фосфора на возду­хе, свечение гнилого де­рева и т. п. Во всех  этих случаях выделение света происходит без сколько-нибудь заметного повышения температуры.

Химическая энергия может также превращаться в электри­ческую. Чтобы показать это на опыте, погрузим две пла­стинки— платиновую и цинковую — в стакан с разбавленной серной кислотой и соединим концы их проволоками с гальванометром (рис. 6). Стрелка гальванометра тотчас же отклоняется, указывая на появление электрического тока. В то же время из жидкости выделяются пу­зырьки водорода, а цинк и серная кислота посте­пенно расходуются. Сле­дует заметить, что хими­ческому превращению подвергаются только цинк и серная кислота, плати­на же остается неизме­ненной и служит лишь проводником электриче­ского тока.

Таким образом, в этих условиях химическая энергия цинка и серной кислоты переходит в электрическую энергию. Изменяя условия, можно осуществить переход химической энергии в ме­ханическую. Это легко продемонстрировать при помощи уста­новки, изображенной на рис. 7. В склянку  налита серная кислота и помещено несколько кусочков цинка.

Установка для превращения химической энергии в механи­ческуюРис. 7. Установка для демонстрации пре­вращения химической энергии в механи­ческую. 1— склянка с цинком и серной кислотой; 2 — склянка с водой; 3 — колесико с лопастями

Выделяющийся при взаимодействии цинка с серной кислотой водород давит на воду, налитую в склянку 2, и заставляет ее подниматься по трубке вверх. Химическая энергия цинка и серной кислоты превращается здесь в объемную энергию сжатого газа, а последняя — в потен­циальную энергию поднятой воды; если под конец трубки под­ставить колесико с лопастями, то вытекающая из трубки вода будет приводить колесико в движение, совершая некоторую ра­боту. 

При разложении взрывчатых веществ химическая энергия тоже превращается в механическую — частью непосредственно, частью переходя сперва в тепловую энергию.

Итак, освобождающаяся при химических превращениях хи­мическая энергия может переходить в тепловую, световую, элек­трическую и механическую энергию. Но и обратно, все эти формы энергии могут превращаться в химическую. Чаще всего происхо­дит превращение тепловой энергии в химическую. Как известно, разложение многих веществ требует непрерывного нагревания. Сообщаемое тепло поглощается при реакции и превращается в химическую энергию продуктов разложения. Поэтому, напри­мер, ртуть и кислород, полученные путем разложения окиси ртути, содержат в сумме больше химической энергии, чем окись ртути, из которой они образовались. Известны также и реакции соединения, сопровождающиеся поглощением тепла. Например, получение азотной кислоты из воздуха основано на том, что при высокой температуре азот со­единяется с кислородом, поглощая тепло и образуя окись азота NО, которая затем может быть превращена в азотную кислоту. В данном случае сложное вещество — окись азота обладает большим запасом энергии, чем простые вещества — азот и кисло­род, из которых она образовалась. Превращение электрической энергии в химическую происхо­дит при разложении веществ с помощью электрического тока. Примером такого превращения может служить разложение воды электрическим током. Подобным же путем в настоящее время получают многие металлы из их соединений, а также различные химические продукты: бертолетову соль, хлор, каустическую соду и др.

Очень важную роль в природе играет превращение световой энергии в химическую, сопровождающее процесс усвоения угле­кислого газа воздуха зелеными растениями. Этот процесс, под­держивающий всю органическую жизнь на земле, требует непре­рывного притока энергии извне. Такой энергией является энергия солнечных лучей, которая поглощается растениями и превра­щается в скрытую химическую энергию образующихся в расте­ниях веществ. 

 

Разложение некоторых веществ на свету также сопрово­ждается поглощением световой энергии и ее превращением в хи­мическую. Так, например, хлористое или бромистое серебро мо­жет неограниченно долго сохраняться в темноте, но при дей­ствии света постепенно распадается на свои составные части, причем серебро выделяется в виде мельчайших черных крупи­нок. На этом основано применение хлористого и бромистого серебра в фотографии.

Так как выделение или поглощение энергии при химических реакциях чаще всего происходит в форме тепла, то все реакции, протекающие с выделением энергии, называются экзотерми­ческими. Реакции же, при которых, энергия поглощается, получили название эндотермических. В соответствии с этим и химические соединения, образовавшиеся из простых веществ с выделением энергии, называются экзотермиче­скими в отличие отэндотермических соединений, при образовании которых энергия поглощается. Эндотермических соединений гораздо меньше, чем экзотермических; они содер­жат по сравнению с экзотермическими соединениями значи­тельно больший запас энергии и сравнительно легко разла­гаются, Tо более или менее неустойчивы. Экзотермические соединения обычно образуются при низких или умеренных тем­пературах, более устойчивы и гораздо труднее разлагаются, чем эндотермические соединения.

Из закона сохранения энергии непосредственно вытекает следующее положение:

Если при образовании какого-либо химического соединения из простых веществ выделяется (или поглощается) некоторое количество тепла, то при разложении этого соединения на про­стые вещества такое же количество тепла поглощается (или вы­деляется) . В самом деле, если бы при образовании сложного вещества выделялось больше тепла, чем его затрачивается на разложение того же вещества, то, заставив сперва простые вещества со­единиться, а затем, разложив образовавшееся соединение, мы получили бы некоторый излишек тепла из ничего, а этого по закону сохранения энергии не может быть. Отсюда понятно, что чем больше тепла выделяется при образовании химического соединения, тем больше энергии надо затратить на его разло­жение. Поэтому экзотермические соединения более прочны и труднее разлагаются, чем эндотермические.

Вы смотрите, статья на тему Превращение энергии при химических реакциях

Тепловой эффект реакции с выделением воды

    Как правило, при растворении поглощается или выделяется тепло и происходит изменение объема раствора. Объясняется это тем, что при растворении вещества происходит два процесса разрущение структуры растворяемого вещества и взаимодействие частиц растворителя с частицами растворенного вещества. Оба эти процесса сопровождаются различными изменениями энергии. Для разрушения структуры растворяемого вещества требуется затрата энергии, тогда как при взаимодействии частиц растворителя с частицами растворенного вещества происходит выделение энергии. В зависимости от соотнощения этих тепловых эффектов процесс растворения вещества может быть эндотермическим или экзотермическим. Тепловые эффекты при растворении различных веществ различны. Так, гри растворении серной кислоты в воде выделяется значительное количество теплоты, аналогичное явление наблюдается при растворении в воде безводной сернокислой меди (экзотермические реакции). При растворении в воде азотнокислого калия или азотнокислого аммония температура раствора резко понижается (эндотермические процессы), а при растворении в воде хлористого натрия температура раствора практически не меняется. [c.150]
    В отличие от реакции сульфирования, реакция нитрования необратима и идет с большой скоростью. Поэтому, хотя тепловой эффект нитрования близок к тепловому эффекту сульфирования (151—159 МДж/моль при вступлении одной нитрогруппы плюс теплота разбавления серной кислоты водой, образующейся при реакции), выделение тепла при нитровании происходит быстро и может сопровождаться значительным разогревом реакционной массы. Между тем для каждого случая существует оптимальная температура, при которой следует вести нитрование при более низкой температуре скорость реакции резко уменьшается, а при более высокой настолько возрастает, что может приобрести взрывной характер. Поэтому обычно нитрующий агент вводят в реакционную массу постепенно по мере его расходования, а процесс ведут в аппаратах с эффективным отводом тепла и постоянным контролем температуры. Так как нитрование чаще всего идет в гетерогенной среде, важным условием является постоянное и хоро-шее перемешивание.  [c.134]

    При расчете на одну молекулу присоединяющегося водорода тепловой эффект оказывается наиболее высоким для соединений с тройной углерод-углеродной связью. Для ароматических систем он меньше, чем для олефинов, что обусловлено нарушением устойчивой системы ароматических связей. При гидрировании карбонильных групп тепловой эффект ниже, чем для двойной углерод-углеродной связи. При этом гидрирование альдегидов (реакция 4) более экзотермично, чем гидрирование кетонов (реакция 5). Близкий к ним тепловой эффект на одну молекулу присоединившегося водорода имеет гидрирование нитрилов (реакция 6). Очевидно, что эти же закономерности, но касающиеся поглощения тепла, соблюдаются для обратных процессов дегидрирования. Из двух реакций гидрирования с выделением воды (реакции 7 и 8) одна имеет самый низкий тепловой эффект, а вторая — самый высокий из всех приведенных процессов гидрирования. Деструктивное гидрирование по углерод-углеродной связи (реакция 9) сопровождается сравнительно небольшим выделением тепла. [c.460]


    В середине прошлого века М. Бертло на основании большого числа определений тепловых эффектов химических реакций выдвинул принцип, согласно которому химическое сродство определяется количеством тепла, выделяющегося при реакции. Из принципа Бертло следует, что самопроизвольно могут протекать только экзотермические реакции. Легко видеть, что этот принцип неправилен хотя бы потому, что существуют самопроизвольные процессы, протекающие с поглощением тепла, например растворение многих солей в воде. Казалось бы, принцип Бертло оправдывается для реакций образования многих соединений из элементов, которые происходят с выделением тепла и идут практически до конца. Однако в действительности это справедливо лишь при относительно низких температурах. При достаточно высоких температурах эти же реакции самопроизвольно протекают в обратном направлении, т. е. происходит диссоциация соединений, сопровождающаяся поглощением тепла. Мы уже видели, что полнота завершения реакций зависит от температуры и концентраций. По существу принцип Бертло находится в противоречии с самим фактом существования химического равновесия. Это обусловлено тем, что М. Бертло основывался лишь на величинах ДЯ, т. е. на представлениях первого закона термодинамики, который, как отмечалось, дает лишь балансы тепловых явлений. Поэтому величина изменения энтальпии при реакции ДЯ не может служить мерой химического сродства. Такой мерой является величина ДО, определяемая уравнением [c.53]

    Я сопровождается выделением большого количества тепла (127 кДж или 30,4 ккал на 1 моль карбида). Тепловой эффект реакции разложения технического карбида кальция слагается из суммы теплот реакций взаимодействия с водой карбида кальция и негашеной извести. Взаимодействие извести протекает по уравнению [c.10]

    Физическая точка зрения на растворы оказывается несостоятельной при изучении концентрированных растворов, которые отклоняются от законов Вант-Гоффа — Рауля. Химическая, или гидрат-ная теория растворов, созданная Д. И. Менделеевым, объясняет причину этих отклонений химическими процессами, протекающими при образовании растворов, так как исходит из того, что между растворами и химическими соединениями определенного состава нет принципиальной разницы. Экспериментальную основу химической теории растворов составляют следующие наблюдения 1) выделение или поглощение тепла при взаимном растворении компонентов раствора нередко тепловой эффект по величине таков же, как у типичных химических реакций (например, растворение воды в серной кислоте) 2) сжатие или расщирение при образовании раствора например, при смешении этилового спирта и воды образуется раствор, объем которого меньше суммы исходных объемов воды и спирта 3) изменение свойств веществ при их взаимном растворении. [c.189]

    Следующий важнейший этап в истории термохимии связан с именем Гесса, которому принадлежат такие фундаментальные обобщения, как положение о том, что тепловой эффект реакции не зависит от промежуточных стадий, а зависит только от исходного и конечного состояния системы (закон Гесса) и что количество выделяющегося при реакции тепла может служить, мерой химического сродства. Хотя свои термохимические работы Гесс начал как раз тогда, когда, как он писал Берцелиусу, был всецело занят исследованиями по органической химии [14, с. 331, однако материалом для работ по термохимии ему служили почти исключительно неорганические

Химические реакции и тепло

Химические реакции и тепло (выделение и поглощение тепла):

Химические реакции, либо выделяют тепло в окружающую среду, либо наоборот поглощают его.

Если у нас энергия исходных веществ выше энергии получившихся от реакции, то лишняя энергия выделится в виде тепла. Если наоборот, то это тепло потребуется добрать.


Тепловой эффект (теплоту реакции) записывают буквой Qкилоджоулях = кДж).

Такие уравнения называют термохимическими и в них в скобках обязательно указывается агрегатное состояние вещества (г - газ, ж - жидкость, тв - твердое), так как энергия вещества может отличаться в разном состоянии.

Изучением тепловых эффектов занимается раздел химии: теплохимия.

Q > 0, значит тепло выделилось и реакция называется экзотермическая (экзо - наружу, термо - тепло). Это реакции с щелочными металлами, галогенами, конечно, горением.

2H2 (г) + O2 (г) = 2H2O (ж) + 572 кДж

Если бы мы взяли для реакции 10 моль, то выделилось 5720 кДж, т.е. моль и выделенная энергия находятся в прямой зависимости.

Q < 0, значит тепло поглотилось веществами внутрь и реакция называется эндотермическая (эндо - внутрь, термо - тепло). Например, реакции разложения.


Редактировать этот урок и/или добавить задание Добавить свой урок и/или задание

Добавить интересную новость

Ответы Mail.ru: химики, помогите!

1. К химическим реакциям относится следующее явление Ответ 2) горение смолы 2. Реакция горения — это Ответ 1) реакция с выделением тепла и света 4. В реакции Са (ОН) 2 + СО2 = образуется Ответ4) CaCO3 + Н2О 5. Отметьте верное высказывание Ответ1) выпадение осадка свидетельствует о протекании химической реакции 6. К химическим реакциям относится следующее явление Ответ 2) термическое разложение карбоната кальция 7. Экзотермическая реакция – это реакция Ответ 1) с выделением газа 8. Установите соответствие между следующими понятиями Ответ 4) БАГВ 9. В реакции FeCl3 + 3KSCN = ...образуется Ответ 2) Fe(SCN)3 + 3KC1 10. Отметьте неверное высказывание Ответ 4) для экзотермических реакций необходимо нагрева¬ние на протяжении всей реакции 11. К химическим реакциям относится следующее явле¬ние Ответ 3) взаимодействие кислоты и основания 12. Эндотермическая реакция — это Ответ 2) реакция с поглощением теплоты 13. Установите соответствие между следующими понятиями Ответ 3) ВГАБ 14. В реакции Fe + S = ...образуется Ответ l) FeS 15. Отметьте верное высказывание Ответ 1) выделение теплоты свидетельствует о протекании химической реакции 16. К химическим реакциям относится следующее Ответ 1) пропускание углекислого газа через известковую воду Этого достаточно. Все решишь учитель поймет, что тебе кто-то помог.

ее мое как я должен это все оформить

Нужно ответить срочно? Да на это час уйдет. Или даже больше. У меня столько времени нет.

химическая реакция с выделением тепла — с английского на русский

̈ɪri:ˈækʃən I сущ.
1) реакция а) реагирование, отклик( to - на что-л.) to cause, trigger a reaction ≈ вызывать реакцию to encounter, meet with a reaction ≈ встречать реакцию chain reaction ≈ цепная реакция delayed reaction ≈ замедленное реагирование favorable reaction, positive reaction ≈ положительная реакция natural reaction, normal reaction ≈ естественная, нормальная реакция physiological reaction ≈ психологическая реакция weak reaction ≈ слабый отклик adverse reaction, negative reaction ≈ отрицательная реакция Syn: response б) обратное действие, противодействие;
протест (against - против чего-л.)
2) влияние;
воздействие( on - на кого-л., что-л.)
3) мн. быстрота реакции Syn: reflex
1.
4) реакционные силы (в политике) The forces of reaction made the reform difficult. ≈ Реакционные силы помешали проведению реформы.
5) хим. химическая реакция nuclear reaction ≈ ядерная реакция
6) радио действие обратной связи ∙ allergic reaction reaction propelled II сущ.;
полит. реакция реакция, реагирование - the * of eye to light реакция /реагирование/ глаза на свет - an artist's * to beauty реакция художника на красоту (разговорное) отклик, мнение - what's the President's *? каково мнение президента?, что по этому поводу говорит президент? - what was his * to this news? как он отреагировал на это известие?, что он сказал, когда услышал эту новость? (устаревшее) воздействие;
влияние, действие противодействие;
обратное действие - action and * действие и противодействие (техническое) сила реакции;
реакция - * coil (электротехника) реактивная катушка;
реактор - * propulsion реактивное движение - * engine реактивный двигатель - * brake( военное) реактивный тормоз орудия (физическое) (химическое) реакция - fission * реакция деления ядра - addition * реакция присоединения - * rate /velocity/ скорость реакции - * time время /длительность/ реакции;
(физиологическое) промежуток времени между раздражением и ответной реакцией - * mixture реагирующая /реакционная/ смесь - * rim (геология) реакционная или коррозионная кайма (медицина) реакция (после возбуждения) ;
упадок сил( медицина) повышенное возбуждение( после угнетенного состояния) - the healthy * following a cold bath здоровое возбуждение после холодной ванны (медицина) реакция, проба - Wasserman * реакция Вассермана - * of sensibility проба на чувствительность (электроника) регенерация, положительная обратная связь > * shot (кинематографический) лицо актера крупным планом (для показа переживания) (политика) реакция, реакционность - international * международная реакция - forces of * реакционные силы ~ противодействие;
action and reaction действие и противодействие default ~ вчт. реакция по умолчанию market ~ изменение курсов на рынке reaction влияние;
воздействие (on) ~ влияние ~ воздействие ~ действие ~ радио действие обратной связи ~ изменение курсов на бирже ~ воен. контрудар ~ обратное действие;
реактивное действие;
reaction propelled с реактивным двигателем ~ противодействие;
action and reaction действие и противодействие ~ противодействие ~ реакция, обратное действие ~ полит. реакция ~ реакция;
what was his reaction to this news? как он реагировал на это?;
to suffer a reaction сильно реагировать ~ реакция ~ attr. реактивный ~ обратное действие;
реактивное действие;
reaction propelled с реактивным двигателем ~ реакция;
what was his reaction to this news? как он реагировал на это?;
to suffer a reaction сильно реагировать ~ реакция;
what was his reaction to this news? как он реагировал на это?;
to suffer a reaction сильно реагировать

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *