प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव। रासायनिक प्रतिक्रियाओं के ऊष्मीय प्रभावों की गणना

प्रतिक्रिया की गर्मी (प्रतिक्रिया का गर्मी प्रभाव) जारी या अवशोषित गर्मी की मात्रा है। यदि प्रतिक्रिया के दौरान गर्मी निकलती है, तो ऐसी प्रतिक्रिया को एक्ज़ोथिर्मिक कहा जाता है, यदि गर्मी अवशोषित हो जाती है, तो प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक कहलाती है।

प्रतिक्रिया की गर्मी ऊष्मागतिकी के पहले नियम (शुरुआत) के आधार पर निर्धारित होती है,जिसका गणितीय व्यंजक अपने सरलतम रूप में रसायनिक प्रतिक्रियासमीकरण है:

क्यू = U + рΔV (2.1)

जहां क्यू प्रतिक्रिया की गर्मी है, ΔU परिवर्तन है आंतरिक ऊर्जा, р - दबाव, V - आयतन परिवर्तन।

थर्मोकेमिकल गणना में निर्धारण शामिल है थर्मल प्रभावप्रतिक्रियाएं।समीकरण (2.1) के अनुसार अभिक्रिया की ऊष्मा का संख्यात्मक मान इसके कार्यान्वयन की विधि पर निर्भर करता है। V=const पर किए गए एक समद्विबाहु प्रक्रम में, अभिक्रिया की ऊष्मा Q V =Δ यू, समदाब रेखीय प्रक्रिया में p=const तापीय प्रभाव पर Q P =Δ एच।इस प्रकार, थर्मोकेमिकल गणना है मेंएक प्रतिक्रिया के दौरान आंतरिक ऊर्जा या थैलेपी में परिवर्तन की मात्रा का निर्धारण। चूंकि अधिकांश प्रतिक्रियाएं आइसोबैरिक स्थितियों के तहत आगे बढ़ती हैं (उदाहरण के लिए, ये सभी खुले जहाजों में होने वाली प्रतिक्रियाएं हैं वायुमण्डलीय दबाव), थर्मोकेमिकल गणना लाते समय, की गणना लगभग हमेशा की जाती है . यदि एकΔ एच<0, то реакция экзотермическая, если же Δ एच> 0, तो प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक है।

थर्मोकेमिकल गणना या तो हेस के नियम का उपयोग करके की जाती है, जिसके अनुसार किसी प्रक्रिया का थर्मल प्रभाव उसके पथ पर निर्भर नहीं करता है, लेकिन केवल प्रारंभिक पदार्थों और प्रक्रिया के उत्पादों की प्रकृति और स्थिति से निर्धारित होता है, या, अक्सर, ए हेस के नियम का परिणाम: एक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव हीट (एंथैल्पी) के योग के बराबर होता है, उत्पादों के बनने से अभिकारकों के गठन के हीट (एंथैल्पी) का योग होता है।

हेस के नियम के अनुसार गणना में, सहायक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों का उपयोग किया जाता है, जिसके ऊष्मीय प्रभाव ज्ञात होते हैं। हेस कानून के अनुसार गणना में संचालन का सार यह है कि ऐसे बीजीय संचालन सहायक प्रतिक्रियाओं के समीकरणों पर किए जाते हैं जो एक अज्ञात थर्मल प्रभाव के साथ प्रतिक्रिया समीकरण की ओर ले जाते हैं।

उदाहरण 2.1. प्रतिक्रिया की गर्मी का निर्धारण: 2CO + O 2 \u003d 2CO 2 H - ?

हम प्रतिक्रियाओं को सहायक के रूप में उपयोग करते हैं: 1) सी + ओ 2 \u003d सी0 2;Δ एच 1 = -393.51 केजे और 2) 2सी + ओ 2 = 2सीओ;Δ एच 2 \u003d -220.1 केजे, जहांΔ एन/आईΔ एच 2 - सहायक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभाव। इन प्रतिक्रियाओं के समीकरणों का उपयोग करके, किसी दिए गए प्रतिक्रिया के लिए समीकरण प्राप्त करना संभव है यदि सहायक समीकरण 1) को दो से गुणा किया जाता है और समीकरण 2) को परिणाम से घटाया जाता है। इसलिए, दी गई प्रतिक्रिया की अज्ञात गर्मी है:

Δ एच = 2Δ एच1-Δ एच 2 \u003d 2 (-393.51) - (-220.1) \u003d -566.92 केजे।

यदि थर्मोकेमिकल गणना में हेस कानून के परिणाम का उपयोग किया जाता है, तो समीकरण द्वारा व्यक्त प्रतिक्रिया के लिए aA+bB=cC+dD, संबंध का उपयोग किया जाता है:

ΔН =(сΔНоbr,с + dΔHobr D) - (аΔНоbr A + bΔН arr,c) (2.2)

जहां प्रतिक्रिया की गर्मी है; H o br - प्रतिक्रिया उत्पादों सी और डी और अभिकर्मकों ए और बी के क्रमशः गठन की गर्मी (एंथैल्पी); सी, डी, ए, बी - स्टोइकोमेट्रिक गुणांक।

एक यौगिक के निर्माण की ऊष्मा (एंथैल्पी) एक प्रतिक्रिया का ऊष्मा प्रभाव है जिसके दौरान इस यौगिक का 1 मोल बनता है सरल पदार्थ, जो थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर चरणों और संशोधनों 1 * में हैं। उदाहरण के लिए , वाष्प अवस्था में पानी के बनने की गर्मी प्रतिक्रिया की आधी गर्मी के बराबर होती है, जिसे समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है: 2H 2 (g)+ लगभग 2 (जी)= 2 एच 2 ओ (जी)।गठन की गर्मी की इकाई kJ/mol है।

पर थर्मोकेमिकल गणनाप्रतिक्रिया ताप आमतौर पर मानक स्थितियों के लिए निर्धारित किया जाता है, जिसके लिए सूत्र (2.2) रूप लेता है:

°298 = (сΔН° 298, arr, С + dΔH° 298, o 6 p, D) - (аΔН° 298, arr A + bΔН° 298, arr, c)(2.3)

जहां ΔН° 298 kJ में प्रतिक्रिया की मानक गर्मी है (मानक मान सुपरस्क्रिप्ट "0" द्वारा इंगित किया गया है) 298K के तापमान पर, और ΔН° 298, रेव एक तापमान पर भी गठन के मानक हीट (एंथैल्पी) हैं 298K का। H° मान 298 रेव.सभी कनेक्शनों के लिए परिभाषित हैं और सारणीबद्ध डेटा हैं। 2* - आवेदन तालिका देखें।

उदाहरण 2.2. मानक ताप p . की गणनाइ समीकरण द्वारा व्यक्त शेयर:

4एनएच 3 (आर) + 5ओ 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 ओ (जी)।

हेस के नियम के परिणाम के अनुसार, हम 3* लिखते हैं:

Δ एच 0 298 = (4 .)Δ एच 0 298. ओ बी पी। नहीं+6 H0 298. कोड N20) - 4 H0 298 गिरफ्तार। एनएच एच. समीकरण में प्रस्तुत यौगिकों के गठन के मानक तापों के सारणीबद्ध मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम प्राप्त करते हैं:Δ एच °298= (4(90.37) + 6(-241.84)) - 4(-46.19) = - 904.8 केजे।

नकारात्मक संकेतप्रतिक्रिया की गर्मी प्रक्रिया की ऊष्माक्षेपीता को इंगित करती है।

थर्मोकैमिस्ट्री में, प्रतिक्रिया समीकरणों में थर्मल प्रभावों को इंगित करने के लिए प्रथागत है। ऐसा एक निर्दिष्ट तापीय प्रभाव वाले समीकरणों को थर्मोकेमिकल कहा जाता है।उदाहरण के लिए, उदाहरण 2.2 में मानी गई प्रतिक्रिया का थर्मोकेमिकल समीकरण लिखा गया है:

4एनएच 3 (जी) + 50 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 0 (जी);Δ एच° 29 8 = - 904.8 केजे।

यदि शर्तें मानक से भिन्न होती हैं, तो व्यावहारिक थर्मोकेमिकल गणना में यह अनुमति देता है ज़ियासन्निकटन उपयोग:Δ एचΔ एन ° 298 (2.4)व्यंजक (2.4) प्रतिक्रिया की ऊष्मा की उसके घटित होने की स्थितियों पर कमजोर निर्भरता को दर्शाता है।

किसी भी रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ ऊष्मा के रूप में ऊर्जा का विमोचन या अवशोषण होता है।

ऊष्मा के विमोचन या अवशोषण के आधार पर, वे भेद करते हैं एक्ज़ोथिर्मिकतथा एन्दोठेर्मिकप्रतिक्रियाएं।

एक्ज़ोथिर्मिकप्रतिक्रियाएं - ऐसी प्रतिक्रियाएं जिनके दौरान गर्मी निकलती है (+ क्यू)।

एंडोथर्मिक प्रतिक्रियाएं - प्रतिक्रियाएं जिसके दौरान गर्मी अवशोषित होती है (-क्यू)।

प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव (क्यू) प्रारंभिक अभिकर्मकों की एक निश्चित मात्रा की बातचीत के दौरान जारी या अवशोषित गर्मी की मात्रा है।

एक थर्मोकेमिकल समीकरण एक समीकरण है जिसमें एक रासायनिक प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव को इंगित किया जाता है। उदाहरण के लिए, थर्मोकेमिकल समीकरण हैं:

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि थर्मोकेमिकल समीकरण जरूरइसमें अभिकारकों और उत्पादों की कुल अवस्थाओं के बारे में जानकारी शामिल होनी चाहिए, क्योंकि थर्मल प्रभाव का मूल्य इस पर निर्भर करता है।

रिएक्शन हीट कैलकुलेशन

एक प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव को खोजने के लिए एक विशिष्ट समस्या का एक उदाहरण:

समीकरण के अनुसार अतिरिक्त ऑक्सीजन के साथ 45 ग्राम ग्लूकोज की बातचीत करते समय

सी 6 एच 12 ओ 6 (ठोस) + 6ओ 2 (जी) \u003d 6सीओ 2 (जी) + 6एच 2 ओ (जी) + क्यू

700 kJ गर्मी जारी की गई। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव का निर्धारण करें। (संख्या को निकटतम पूर्णांक में लिखिए।)

समाधान:

ग्लूकोज पदार्थ की मात्रा की गणना करें:

एन (सी 6 एच 12 ओ 6) \u003d एम (सी 6 एच 12 ओ 6) / एम (सी 6 एच 12 ओ 6) \u003d 45 ग्राम / 180 ग्राम / मोल \u003d 0.25 मोल

वे। ऑक्सीजन के साथ 0.25 mol ग्लूकोज की परस्पर क्रिया से 700 kJ ऊष्मा निकलती है। थर्मल की स्थिति में प्रस्तुत में से रासायनिक समीकरणयह इस प्रकार है कि ऑक्सीजन के साथ 1 मोल ग्लूकोज की परस्पर क्रिया Q (प्रतिक्रिया की ऊष्मा) के बराबर ऊष्मा उत्पन्न करती है। तब निम्नलिखित अनुपात सत्य है:

0.25 मोल ग्लूकोज - 700 kJ

1 मोल ग्लूकोज - Q

इस अनुपात से संबंधित समीकरण इस प्रकार है:

0.25 / 1 = 700 / क्यू

जिसे हल करते हुए, हम पाते हैं कि:

इस प्रकार, प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव 2800 kJ है।

थर्मोकेमिकल समीकरणों के अनुसार गणना

बहुत अधिक बार कार्य का उपयोग करेंथर्मोकैमिस्ट्री में, थर्मल प्रभाव का मूल्य पहले से ही ज्ञात है, क्योंकि पूर्ण थर्मोकेमिकल समीकरण स्थिति में दिया गया है।

इस मामले में, या तो अभिकारक या उत्पाद की ज्ञात मात्रा के साथ जारी/अवशोषित गर्मी की मात्रा की गणना करना आवश्यक है, या, इसके विपरीत, के अनुसार ज्ञात मूल्यकिसी भी अभिक्रिया के आलंकारिक पदार्थ के द्रव्यमान, आयतन या मात्रा को निर्धारित करने के लिए ऊष्मा की आवश्यकता होती है।

उदाहरण 1

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार

3Fe 3 O 4 (ठोस) + 8Al (ठोस) \u003d 9Fe (ठोस) + 4Al 2 O 3 (ठोस) + 3330 kJ

एल्युमिनियम ऑक्साइड का 68 ग्राम बनता है। इस मामले में कितनी गर्मी निकलती है? (संख्या को निकटतम पूर्णांक में लिखिए।)

समाधान

एल्यूमीनियम ऑक्साइड पदार्थ की मात्रा की गणना करें:

n (Al 2 O 3) \u003d m (Al 2 O 3) / M (Al 2 O 3) \u003d 68 g / 102 g / mol \u003d 0.667 mol

प्रतिक्रिया के थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार, एल्यूमीनियम ऑक्साइड के 4 मोल के निर्माण के दौरान 3330 kJ जारी किया जाता है। हमारे मामले में, 0.6667 mol एल्यूमीनियम ऑक्साइड बनता है। इस मामले में जारी गर्मी की मात्रा को निरूपित करते हुए, x kJ के माध्यम से हम अनुपात बनाएंगे:

4 मोल अल 2 ओ 3 - 3330 केजे

0.667 मोल अल 2 ओ 3 - एक्स केजे

यह अनुपात समीकरण से मेल खाता है:

4 / 0.6667 = 3330 / x

जिसे हल करने पर हम पाते हैं कि x = 555 kJ

वे। 68 ग्राम एल्यूमीनियम ऑक्साइड के निर्माण में, थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार, 555 kJ गर्मी इस शर्त के तहत जारी की जाती है।

उदाहरण 2

प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, थर्मोकेमिकल समीकरण जिसका

4FeS 2 (ठोस) + 11O 2 (g) \u003d 8SO 2 (g) + 2Fe 2 O 3 (ठोस) + 3310 kJ

1655 kJ ऊष्मा जारी की गई। जारी सल्फर डाइऑक्साइड की मात्रा (एल) निर्धारित करें (एन.ओ.एस.)। (संख्या को निकटतम पूर्णांक में लिखिए।)

समाधान

थर्मोकेमिकल रिएक्शन समीकरण के अनुसार, SO 2 के 8 mol के बनने से 3310 kJ ऊष्मा निकलती है। हमारे मामले में, 1655 kJ ऊष्मा जारी की गई थी। माना इस स्थिति में बनने वाले पदार्थ SO 2 की मात्रा x mol के बराबर है। तब निम्नलिखित अनुपात मान्य है:

8 मोल SO 2 - 3310 kJ

एक्स मोल एसओ 2 - 1655 केजे

जिससे समीकरण इस प्रकार है:

8 / x = 3310/1655

जिसे हल करते हुए, हम पाते हैं कि:

इस प्रकार, इस स्थिति में बनने वाले पदार्थ SO 2 की मात्रा 4 mol है। इसलिए, इसका आयतन है:

वी (एसओ 2) \u003d वी एम एन (एसओ 2) \u003d 22.4 एल / मोल ∙ 4 मोल \u003d 89.6 एल ≈ 90 एल(पूर्णांक तक गोल करें, क्योंकि यह शर्त में आवश्यक है।)

रासायनिक प्रतिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव पर अधिक विश्लेषण की गई समस्याएं पाई जा सकती हैं।

थर्मोकैमिस्ट्री रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों का अध्ययन करती है। कई मामलों में, ये प्रतिक्रियाएं निरंतर मात्रा या स्थिर दबाव पर आगे बढ़ती हैं। ऊष्मागतिकी के प्रथम नियम से यह निष्कर्ष निकलता है कि इन परिस्थितियों में ऊष्मा अवस्था का एक फलन है। स्थिर आयतन पर, ऊष्मा आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर होती है:

और निरंतर दबाव पर - थैलेपी में परिवर्तन:

ये समानताएं, जब रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर लागू होती हैं, का सार हैं हेस का नियम:

स्थिर दबाव या स्थिर आयतन पर होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव प्रतिक्रिया पथ पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि केवल अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों की स्थिति से निर्धारित होता है।

दूसरे शब्दों में, किसी रासायनिक प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव अवस्था फलन में परिवर्तन के बराबर होता है।
थर्मोकैमिस्ट्री में, थर्मोडायनामिक्स के अन्य अनुप्रयोगों के विपरीत, गर्मी को सकारात्मक माना जाता है यदि इसे जारी किया जाता है वातावरण, अर्थात। यदि एच < 0 или यू < 0. Под тепловым эффектом химической реакции понимают значение एच(जिसे केवल "प्रतिक्रिया की एन्थैल्पी" कहा जाता है) या यूप्रतिक्रियाएं।

यदि अभिक्रिया विलयन में या ठोस प्रावस्था में आगे बढ़ती है, जहाँ आयतन में परिवर्तन नगण्य है, तो

एच = यू + (पीवी) यू. (3.3)

यदि आदर्श गैसें प्रतिक्रिया में भाग लेती हैं, तो स्थिर तापमान पर

एच = यू + (पीवी) = यू+एन. आर टी, (3.4)

जहाँ n अभिक्रिया में गैसों के मोलों की संख्या में परिवर्तन है।

विभिन्न अभिक्रियाओं की एन्थैल्पी की तुलना को सुगम बनाने के लिए "मानक अवस्था" की अवधारणा का प्रयोग किया जाता है। मानक अवस्था 1 बार (= 10 5 Pa) के दबाव और दिए गए तापमान पर शुद्ध पदार्थ की स्थिति है. गैसों के लिए, यह 1 बार के दबाव पर एक काल्पनिक अवस्था है, जिसमें असीम रूप से दुर्लभ गैस के गुण होते हैं। किसी तापमान पर मानक अवस्थाओं में पदार्थों के बीच अभिक्रिया की एन्थैल्पी टी, निरूपित करें ( आरका अर्थ है "प्रतिक्रिया")। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, न केवल पदार्थों के सूत्र इंगित किए जाते हैं, बल्कि उनकी कुल अवस्था या क्रिस्टलीय संशोधन भी होते हैं।

हेस के नियम से महत्वपूर्ण परिणाम मिलते हैं, जिससे रासायनिक प्रतिक्रियाओं की थैलेपी की गणना करना संभव हो जाता है।

परिणाम 1.

प्रतिक्रिया उत्पादों और अभिकर्मकों के गठन के मानक उत्साह के बीच अंतर के बराबर है (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए):

किसी पदार्थ के बनने की मानक एन्थैल्पी (ऊष्मा) (एफमतलब "गठन") किसी दिए गए तापमान पर इस पदार्थ के एक मोल के गठन की प्रतिक्रिया की उत्साह है तत्वों सेसबसे स्थिर मानक स्थिति में। इस परिभाषा के अनुसार, किसी भी तापमान पर मानक अवस्था में सबसे स्थिर सरल पदार्थों के निर्माण की एन्थैल्पी 0 होती है। संदर्भ पुस्तकों में 298 K के तापमान पर पदार्थों के बनने की मानक एन्थैल्पी दी गई है।

"गठन की थैलीपी" की अवधारणाओं का उपयोग न केवल सामान्य पदार्थों के लिए किया जाता है, बल्कि समाधान में आयनों के लिए भी किया जाता है। इस मामले में, एच + आयन को संदर्भ बिंदु के रूप में लिया जाता है, जिसके लिए जलीय घोल में गठन की मानक थैलीपी को शून्य के बराबर माना जाता है:

परिणाम 2. रासायनिक अभिक्रिया की मानक एन्थैल्पी

अभिकारकों और प्रतिक्रिया उत्पादों के दहन के थैलेपीज़ के बीच अंतर के बराबर है (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए):

(सीमतलब "दहन")। किसी पदार्थ के दहन की मानक एन्थैल्पी (ऊष्मा) किसी पदार्थ के एक मोल के पूर्ण ऑक्सीकरण की अभिक्रिया की एन्थैल्पी कहलाती है। इस परिणाम का उपयोग आमतौर पर कार्बनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना के लिए किया जाता है।

परिणाम 3. रासायनिक अभिक्रिया की एन्थैल्पी टूटे और बने रासायनिक बंधों की ऊर्जाओं के बीच के अंतर के बराबर होती है।

बंधन ऊर्जा द्वारा A-B उस ऊर्जा को नाम दें जो आबंध को तोड़ने और परिणामी कणों को अनंत दूरी तक तनु करने के लिए आवश्यक है:

एबी (आर) ए (आर) + बी (आर)।

बंधन ऊर्जा हमेशा सकारात्मक होती है।

हैंडबुक में अधिकांश थर्मोकेमिकल डेटा 298 K के तापमान पर दिए गए हैं। अन्य तापमानों पर थर्मल प्रभावों की गणना करने के लिए, उपयोग करें किरचॉफ समीकरण:

(अंतर रूप) (3.7)

(अभिन्न रूप) (3.8)

कहाँ पे सीपीप्रतिक्रिया उत्पादों और प्रारंभिक सामग्री की समदाब रेखीय ताप क्षमता के बीच का अंतर है। यदि अंतर टी 2 - टी 1 छोटा है, तो आप स्वीकार कर सकते हैं सीपी= स्थिरांक पर बड़ा अंतरतापमान, तापमान निर्भरता का उपयोग करना आवश्यक है सीपी(टी) प्रकार:

जहां गुणांक एक, बी, सीआदि। अलग-अलग पदार्थों के लिए, उन्हें संदर्भ पुस्तक से लिया जाता है, और संकेत उत्पादों और अभिकर्मकों (गुणांक को ध्यान में रखते हुए) के बीच अंतर को दर्शाता है।

उदाहरण

उदाहरण 3-1। 298 K पर द्रव और गैसीय जल के बनने की मानक एन्थैल्पी क्रमशः -285.8 और -241.8 kJ/mol हैं। इस ताप पर जल के वाष्पन एन्थैल्पी की गणना कीजिए।

समाधान. गठन की थैलेपीज़ निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं के अनुरूप हैं:

एच 2 (जी) + एसओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 1 0 = -285.8;

एच 2 (जी) + एसओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 2 0 = -241.8.

दूसरी प्रतिक्रिया दो चरणों में की जा सकती है: पहली प्रतिक्रिया के अनुसार तरल पानी बनाने के लिए हाइड्रोजन को जलाएं, और फिर पानी को वाष्पित करें:

एच 2 ओ (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 0 स्पेनिश = ?

तब हेस के नियम के अनुसार,

एच 1 0 + एच 0 स्पेनिश = एच 2 0 ,

कहाँ पे एच 0 स्पैनिश \u003d -241.8 - (-285.8) \u003d 44.0 kJ / mol।

उत्तर। 44.0 केजे / मोल।

उदाहरण 3-2।प्रतिक्रिया की थैलीपी की गणना करें

6सी (जी) + 6एच (जी) \u003d सी 6 एच 6 (जी)

क) गठन की एन्थैल्पी के अनुसार; बी) बाध्यकारी ऊर्जा द्वारा, यह मानते हुए कि सी 6 एच 6 अणु में दोहरे बंधन निश्चित हैं।

समाधान. a) गठन की एन्थैल्पी (kJ/mol में) हैंडबुक में पाई जाती है (जैसे P.W. Atkins, Physical Chemistry, 5th Edition, pp. C9-C15): एफ एच 0 (सी 6 एच 6 (जी)) = 82.93, एफ एच 0 (सी (जी)) = 716.68, एफ एच 0 (एच (जी)) = 217.97। प्रतिक्रिया की थैलीपी है:

आर एच 0 \u003d 82.93 - 6 716.68 - 6 217.97 \u003d -5525 kJ / mol।

बी) इस प्रतिक्रिया में रासायनिक बन्धटूटना नहीं, केवल रूप। फिक्स्ड डबल बॉन्ड सन्निकटन में, C 6 H 6 अणु में 6 C-H बॉन्ड, 3 C-C बॉन्ड और 3 C = C बॉन्ड होते हैं। बॉन्ड एनर्जी (kJ/mol में) (P.W.Atkins, फिजिकल केमिस्ट्री, 5वां संस्करण, p. C7): इ(सी-एच) = 412, इ(सी-सी) = 348, इ(C=C) = 612. अभिक्रिया की एन्थैल्पी है:

आर एच 0 \u003d - (6 412 + 3 348 + 3 612) \u003d -5352 kJ / mol।

से अंतर सटीक परिणाम-5525 kJ/mol इस तथ्य के कारण है कि बेंजीन अणु में CC सिंगल बॉन्ड और C=C डबल बॉन्ड नहीं होते हैं, लेकिन 6 C C एरोमैटिक बॉन्ड होते हैं।

उत्तर। ए) -5525 केजे / एमओएल; बी) -5352 केजे/मोल।

उदाहरण 3-3।संदर्भ डेटा का उपयोग करके, प्रतिक्रिया की थैलीपी की गणना करें

3Cu (टीवी) + 8HNO 3(aq) = 3Cu(NO 3) 2(aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l)

समाधान. संक्षिप्त आयनिक प्रतिक्रिया समीकरण है:

3Cu (टीवी) + 8H + (aq) + 2NO 3 - (aq) \u003d 3Cu 2+ (aq) + 2NO (g) + 4H 2 O (l)।

हेस के नियम के अनुसार अभिक्रिया की एन्थैल्पी है:

आर एच 0 = 4एफ एच 0 (एच 2 ओ (एल)) + 2 एफ एच 0 (नहीं (जी)) + 3 एफ एच 0 (घन 2+ (aq)) - 2 एफ एच 0 (संख्या 3 - (एक्यू))

(तांबे और H+ आयन के बनने की एन्थैल्पी, परिभाषा के अनुसार, 0 हैं)। गठन की एन्थैल्पी (P.W. Atkins, Physicalchemistry, 5th Edition, pp. C9-C15) को प्रतिस्थापित करते हुए, हम पाते हैं:

आर एच 0 = 4 (-285.8) + 2 90.25 + 3 64.77 - 2 (-205.0) = -358.4 kJ

(तांबे के तीन मोल पर आधारित)।

उत्तर। -358.4 केजे।

उदाहरण 3-4। 1000 K पर मिथेन के दहन की एन्थैल्पी की गणना करें यदि 298 K पर गठन की एन्थैल्पी दी गई है: एफ एच 0 (सीएच 4) \u003d -17.9 किलो कैलोरी / मोल, एफ एच 0 (सीओ 2) \u003d -94.1 किलो कैलोरी / मोल, एफ एच 0 (एच 2 ओ (जी)) \u003d -57.8 किलो कैलोरी / मोल। 298 से 1000 K की सीमा में गैसों की ताप क्षमता (cal/(mol. K) में) हैं:

सी पी (सीएच 4) = 3.422 + 0.0178। टी, सीपी(ओ 2) = 6.095 + 0.0033। टी,

सी पी (सीओ 2) \u003d 6.396 + 0.0102। टी, सीपी(एच 2 ओ (जी)) = 7.188 + 0.0024। टी.

समाधान. मीथेन की दहन प्रतिक्रिया की थैलीपी

सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी)

298 K पर है:

94.1 + 2 (-57.8) - (-17.9) = -191.8 किलो कैलोरी/मोल।

आइए हम तापमान के फलन के रूप में ऊष्मा धारिता में अंतर ज्ञात करें:

सीपी = सीपी(सीओ 2) + 2 सीपी(एच 2 ओ (जी)) - सीपी(सीएच 4) - 2 सीपी(ओ2) =
= 5.16 - 0.0094टी(कैलोरी/(मोल। के))।

हम Kirchhoff समीकरण का उपयोग करके 1000 K पर प्रतिक्रिया थैलीपी की गणना करते हैं:

= + = -191800 + 5.16
(1000-298) - 0.0094 (1000 2 -298 2) / 2 \u003d -192500 कैल / मोल।

उत्तर। -192.5 किलो कैलोरी / मोल।

कार्य

3-1. 500 ग्राम Al (mp. 658 o C,) को स्थानांतरित करने के लिए कितनी ऊष्मा की आवश्यकता होती है, एच 0 pl \u003d 92.4 cal / g), पर लिया गया कमरे का तापमान, एक पिघली हुई अवस्था में, यदि सीपी(अल टीवी) \u003d 0.183 + 1.096 10 -4 टीकैल/(जी के)?

3-2. प्रतिक्रिया की मानक थैलीपी CaCO 3 (tv) \u003d CaO (tv) + CO 2 (g), एक खुले बर्तन में 1000 K के तापमान पर आगे बढ़ना, 169 kJ / mol है। एक ही तापमान पर, लेकिन एक बंद बर्तन में आगे बढ़ने वाली इस प्रतिक्रिया की गर्मी क्या है?

3-3. 298 K पर तरल बेंजीन के गठन की मानक आंतरिक ऊर्जा की गणना करें यदि मानक थैलीपीइसका गठन 49.0 kJ/mol है।

3-4. एन 2 ओ 5 (जी) के गठन के उत्साह की गणना करें टी= 298 K निम्नलिखित आंकड़ों के आधार पर:

2NO (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2NO 2 (जी), एच 1 0 \u003d -114.2 केजे / मोल,

4एनओ 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2एन 2 ओ 5 (जी), एच 2 0 \u003d -110.2 केजे / मोल,

एन 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2NO (जी), एच 3 0 = 182.6 केजे/मोल।

3-5. 25 डिग्री सेल्सियस पर -ग्लूकोज, -फ्रक्टोज और सुक्रोज के दहन की थैलेपीज -2802 हैं,
-2810 और -5644 kJ/mol, क्रमशः। सुक्रोज के हाइड्रोलिसिस की गर्मी की गणना करें।

3-6. डिबोरेन बी 2 एच 6 (जी) के गठन के उत्साह का निर्धारण करें टी= 298 K निम्नलिखित डेटा से:

बी 2 एच 6 (जी) + 3ओ 2 (जी) \u003d बी 2 ओ 3 (टीवी) + 3एच 2 ओ (जी), एच 1 0 \u003d -2035.6 केजे / मोल,

2बी (टीवी) + 3/2 ओ 2 (जी) \u003d बी 2 ओ 3 (टीवी), एच 2 0 \u003d -1273.5 केजे / मोल,

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), एच 3 0 \u003d -241.8 केजे / मोल।

3-7. साधारण पदार्थों से जिंक सल्फेट के निर्माण की ऊष्मा की गणना करें टी= 298 K निम्नलिखित आंकड़ों के आधार पर।

व्यायाम 81.
Fe की कमी के दौरान निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना करें 2O3 धातु एल्यूमीनियम यदि 335.1 ग्राम लोहा प्राप्त किया गया था। उत्तर: 2543.1 kJ.
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण:

\u003d (अल 2 ओ 3) - (Fe 2 O 3) \u003d -1669.8 - (-822.1) \u003d -847.7 kJ

335.1 ग्राम लोहे की प्राप्ति पर निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना, हम अनुपात से करते हैं:

(2 . 55,85) : -847,7 = 335,1 : एक्स; एक्स = (0847.7 .) . 335,1)/ (2 . 55.85) = 2543.1 kJ,

जहां 55.85 लोहे का परमाणु द्रव्यमान है।

उत्तर: 2543.1 केजे.

प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव

टास्क 82.
गैसीय इथेनॉल C2H5OH एथिलीन सी 2 एच 4 (जी) और जल वाष्प की बातचीत से प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। उत्तर: -45.76 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें, हेस कानून के परिणाम का उपयोग करके, हम प्राप्त करते हैं:

\u003d (सी 2 एच 5 ओएच) - [ (सी 2 एच 4) + (एच 2 ओ)] \u003d
= -235.1 - [(52.28) + (-241.83)] = - 45.76 kJ

प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें प्रतीकों के बारे में रासायनिक यौगिकउनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति का संकेत दिया गया है, साथ ही अंकीय मूल्यऊष्मीय प्रभावों को थर्मोकेमिकल कहा जाता है। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, तथा- तरल, प्रति

यदि किसी अभिक्रिया के परिणामस्वरूप ऊष्मा निकलती है, तो< О. Учитывая сказанное, составляем термохимическое уравнение данной в примере реакции:

सी 2 एच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी) \u003d सी 2 एच 5 ओएच (जी); = - 45.76 केजे।

उत्तर:- 45.76 केजे।

टास्क 83.
निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों के आधार पर हाइड्रोजन के साथ आयरन (II) ऑक्साइड की कमी प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें:

ए) ईईओ (सी) + सीओ (जी) \u003d फे (सी) + सीओ 2 (जी); = -13.18 केजे;
बी) सीओ (जी) + 1/2O 2 (जी) = सीओ 2 (जी); = -283.0 केजे;
सी) एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे।
उत्तर: +27.99 केजे।

समाधान:
हाइड्रोजन के साथ आयरन ऑक्साइड (II) की कमी के लिए प्रतिक्रिया समीकरण का रूप है:

ईईओ (के) + एच 2 (जी) \u003d फे (के) + एच 2 ओ (जी); = ?

\u003d (H2O) - [ (FeO)

पानी के बनने की गर्मी समीकरण द्वारा दी जाती है

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) = एच 2 ओ (जी); = -241.83 केजे,

और आयरन ऑक्साइड (II) के गठन की गर्मी की गणना की जा सकती है यदि समीकरण (ए) को समीकरण (बी) से घटाया जाता है।

\u003d (सी) - (बी) - (ए) \u003d -241.83 - [-283.o - (-13.18)] \u003d + 27.99 केजे।

उत्तर:+27.99 केजे।

टास्क 84.
गैसीय हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइऑक्साइड की परस्पर क्रिया के दौरान, जल वाष्प और कार्बन डाइसल्फ़ाइड СS 2 (g) बनते हैं। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, इसके थर्मल प्रभाव की प्रारंभिक गणना करें। उत्तर: +65.43 केजे।
समाधान:
जी- गैसीय, तथा- तरल, प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएस 2) - [(एच 2 एस) + (सीओ 2)];
= 2(-241.83) + 115.28 - = +65.43 केजे।

2 एच 2 एस (जी) + सीओ 2 (जी) \u003d 2 एच 2 ओ (जी) + सीएस 2 (जी); = +65.43 केजे।

उत्तर:+65.43 केजे।

थर्मोकेमिकल प्रतिक्रिया समीकरण

कार्य 85.
सीओ (जी) और हाइड्रोजन के बीच प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, जिसके परिणामस्वरूप सीएच 4 (जी) और एच 2 ओ (जी) बनते हैं। यदि सामान्य परिस्थितियों में 67.2 लीटर मीथेन प्राप्त की जाती है, तो इस प्रतिक्रिया के दौरान कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 618.48 kJ।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य, रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। पदार्थ की समग्र स्थिति के लिए निम्नलिखित संक्षिप्ताक्षर स्वीकार किए जाते हैं: जी- गैसीय, तथा- कुछ प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

सीओ (जी) + 3 एच 2 (जी) \u003d सीएच 4 (जी) + एच 2 ओ (जी); = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (एच 2 ओ) + (सीएच 4) - (सीओ)];
\u003d (-241.83) + (-74.84) ​​- (-110.52) \u003d -206.16 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

22,4 : -206,16 = 67,2 : एक्स; एक्स \u003d 67.2 (-206.16) / 22? 4 \u003d -618.48 केजे; क्यू = 618.48 केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

गठन की गर्मी

कार्य 86.
ऊष्मीय प्रभाव जिसकी प्रतिक्रिया गठन की गर्मी के बराबर होती है। निम्नलिखित थर्मोकेमिकल समीकरणों से NO के गठन की गर्मी की गणना करें:
ए) 4एनएच 3 (जी) + 5ओ 2 (जी) \u003d 4एनओ (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1168.80 केजे;
बी) 4एनएच 3 (जी) + 3ओ 2 (जी) \u003d 2एन 2 (जी) + 6एच 2 ओ (जी); = -1530.28 केजे
उत्तर: 90.37 केजे।
समाधान:
गठन की मानक गर्मी मानक परिस्थितियों (टी = 298 के; पी = 1.0325.105 पा) के तहत साधारण पदार्थों से इस पदार्थ के 1 मोल के गठन की गर्मी के बराबर है। सरल पदार्थों से NO के निर्माण को निम्न प्रकार से दर्शाया जा सकता है:

1/2N 2 + 1/2O 2 = NO

प्रतिक्रिया (a) जिसमें NO के 4 मोल बनते हैं और प्रतिक्रिया (b) दी गई है जिसमें N2 के 2 मोल बनते हैं। दोनों प्रतिक्रियाओं में ऑक्सीजन शामिल है। इसलिए, NO के गठन की मानक ऊष्मा निर्धारित करने के लिए, हम निम्नलिखित हेस चक्र की रचना करते हैं, अर्थात, हमें समीकरण (a) को समीकरण (b) से घटाना होगा:

इस प्रकार, 1/2N 2 + 1/2O 2 = NO; = +90.37 केजे।

उत्तर: 618.48 केजे।

टास्क 87.
क्रिस्टलीय अमोनियम क्लोराइड गैसीय अमोनिया और हाइड्रोजन क्लोराइड की परस्पर क्रिया से बनता है। इस प्रतिक्रिया के लिए थर्मोकेमिकल समीकरण लिखें, पहले इसके ऊष्मीय प्रभाव की गणना करें। यदि सामान्य परिस्थितियों में प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की खपत होती है, तो कितनी गर्मी निकलेगी? उत्तर: 78.97 केजे।
समाधान:
प्रतिक्रिया समीकरण जिसमें उनके एकत्रीकरण या क्रिस्टलीय संशोधन की स्थिति, साथ ही थर्मल प्रभावों के संख्यात्मक मूल्य, रासायनिक यौगिकों के प्रतीकों के पास इंगित किए जाते हैं, थर्मोकेमिकल कहलाते हैं। थर्मोकेमिकल समीकरणों में, जब तक कि यह विशेष रूप से नहीं कहा जाता है, निरंतर दबाव क्यू पी पर थर्मल प्रभाव के मूल्यों को सिस्टम के थैलेपी में परिवर्तन के बराबर दर्शाया जाता है। मान आमतौर पर समीकरण के दाईं ओर दिया जाता है, जिसे अल्पविराम या अर्धविराम से अलग किया जाता है। निम्नलिखित स्वीकार किए जाते हैं प्रति- क्रिस्टलीय। इन प्रतीकों को छोड़ दिया जाता है यदि पदार्थों की कुल स्थिति स्पष्ट है, उदाहरण के लिए, ओ 2, एच 2, आदि।
प्रतिक्रिया समीकरण है:

एनएच 3 (जी) + एचसीएल (जी) \u003d एनएच 4 सीएल (के)। ; = ?

पदार्थों के निर्माण के मानक तापों के मान विशेष तालिकाओं में दिए गए हैं। यह मानते हुए कि साधारण पदार्थों के निर्माण की ऊष्मा को सशर्त रूप से शून्य के बराबर लिया जाता है। प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना हेस कानून से कोरोलरी ई का उपयोग करके की जा सकती है:

\u003d (NH4Cl) - [(NH 3) + (HCl)];
= -315.39 - [-46.19 + (-92.31) = -176.85 केजे।

थर्मोकेमिकल समीकरण इस तरह दिखेगा:

इस प्रतिक्रिया में 10 लीटर अमोनिया की प्रतिक्रिया के दौरान जारी गर्मी अनुपात से निर्धारित होती है:

22,4 : -176,85 = 10 : एक्स; एक्स \u003d 10 (-176.85) / 22.4 \u003d -78.97 केजे; क्यू = 78.97 केजे।

उत्तर: 78.97 केजे।

यहाँ और नीचे के सूचकांक मैंप्रारंभिक पदार्थों या अभिकर्मकों और सूचकांकों का संदर्भ लें जे- अंतिम पदार्थों या प्रतिक्रिया उत्पादों के लिए; और क्रमशः प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों के लिए प्रतिक्रिया समीकरण में स्टोइकोमेट्रिक गुणांक हैं।

उदाहरण:आइए हम मानक परिस्थितियों में मेथनॉल संश्लेषण प्रतिक्रिया के थर्मल प्रभाव की गणना करें।

समाधान:गणना के लिए, हम प्रतिक्रिया में शामिल पदार्थों के गठन के मानक ताप पर संदर्भ डेटा का उपयोग करेंगे (संदर्भ पुस्तक के पृष्ठ 72 पर तालिका 44 देखें)।

मानक शर्तों के तहत मेथनॉल संश्लेषण प्रतिक्रिया का थर्मल प्रभाव, हेस कानून (समीकरण 1.15) के पहले परिणाम के अनुसार है:

रासायनिक प्रतिक्रियाओं के थर्मल प्रभावों की गणना करते समय, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि थर्मल प्रभाव अभिकारकों के एकत्रीकरण की स्थिति और प्रतिक्रिया के रासायनिक समीकरण की रिकॉर्डिंग के प्रकार पर निर्भर करता है:

हेस के नियम के दूसरे परिणाम के अनुसार, ऊष्मीय प्रभाव की गणना ऊष्मीय मानों का उपयोग करके की जा सकती है सी एच, प्रारंभिक पदार्थों और प्रतिक्रिया उत्पादों के दहन के ताप के योग के बीच अंतर के रूप में (स्टोइकोमेट्रिक गुणांक को ध्यान में रखते हुए):

जहां आर सी पी- रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप सिस्टम की आइसोबैरिक ताप क्षमता में परिवर्तन की विशेषता है और इसे प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव का तापमान गुणांक कहा जाता है।

यह किरचॉफ डिफरेंशियल इक्वेशन से इस प्रकार है कि तापमान पर थर्मल प्रभाव की निर्भरता संकेत Δ . द्वारा निर्धारित की जाती है आर सी पी, अर्थात। निर्भर करता है कि कौन सा अधिक है, प्रारंभिक सामग्री की कुल गर्मी क्षमता या प्रतिक्रिया उत्पादों की कुल गर्मी क्षमता। आइए विश्लेषण करें अंतर समीकरणकिरचॉफ।

1. यदि तापमान गुणांक आर सी पी> 0, फिर व्युत्पन्न > 0 और फ़ंक्शन की बढ़ती। इसलिए, बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव बढ़ता है।

2. यदि तापमान गुणांक आर सी पी< 0, то производная < 0 и функция घट रहा है। इसलिए, बढ़ते तापमान के साथ प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव कम हो जाता है।

3. यदि तापमान गुणांक आर सी पी= 0, फिर अवकलज = 0 और . इसलिए, प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव तापमान पर निर्भर नहीं करता है। यह मामला व्यवहार में नहीं होता है।

विभेदक समीकरण विश्लेषण के लिए सुविधाजनक हैं, लेकिन गणना के लिए असुविधाजनक हैं। एक रासायनिक प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव की गणना के लिए एक समीकरण प्राप्त करने के लिए, हम चरों को विभाजित करके किरचॉफ अंतर समीकरण को एकीकृत करते हैं:

पदार्थों की गर्मी क्षमता तापमान पर निर्भर करती है, इसलिए, और . हालांकि, आमतौर पर रासायनिक-तकनीकी प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले तापमान की सीमा में, यह निर्भरता महत्वपूर्ण नहीं है। व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, पदार्थों की औसत ताप क्षमता का उपयोग तापमान सीमा में 298 K से किसी दिए गए तापमान तक किया जाता है। संदर्भ पुस्तकों में दिया गया है। औसत ताप क्षमता का उपयोग करके गणना की गई थर्मल प्रभाव तापमान गुणांक:

उदाहरण:आइए हम 1000 K के तापमान और मानक दबाव पर मेथनॉल संश्लेषण प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव की गणना करें।

समाधान:गणना के लिए, हम तापमान रेंज में प्रतिक्रिया में भाग लेने वाले पदार्थों की औसत गर्मी क्षमता पर संदर्भ डेटा का उपयोग 298 K से 1000 K तक करेंगे (संदर्भ पुस्तक के पृष्ठ 56 पर तालिका 40 देखें):

रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्रणाली की औसत ताप क्षमता में परिवर्तन:

ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम

में से एक महत्वपूर्ण कार्यरासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी विचाराधीन दिशा में एक रासायनिक प्रतिक्रिया की सहज घटना की मौलिक संभावना (या असंभव) की व्याख्या है। ऐसे मामलों में जहां यह स्पष्ट हो जाता है कि यह रासायनिक बातचीतहो सकता है, प्रारंभिक पदार्थों के रूपांतरण की डिग्री और प्रतिक्रिया उत्पादों की उपज, यानी प्रतिक्रिया की पूर्णता निर्धारित करना आवश्यक है

स्वतःस्फूर्त प्रक्रिया की दिशा दूसरे नियम या थर्मोडायनामिक्स की शुरुआत के आधार पर निर्धारित की जा सकती है, उदाहरण के लिए, क्लॉसियस पोस्टुलेट के रूप में:

गर्मी अपने आप ठंडे शरीर से गर्म शरीर में नहीं जा सकती है, यानी ऐसी प्रक्रिया असंभव है, जिसका एकमात्र परिणाम कम तापमान वाले शरीर से उच्च तापमान वाले शरीर में गर्मी का स्थानांतरण होगा।

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के कई सूत्र प्रस्तावित किए गए हैं। थॉमसन-प्लैंक सूत्रीकरण:

दूसरी तरह की एक सतत गति मशीन असंभव है, यानी, समय-समय पर चलने वाली ऐसी मशीन असंभव है जो गर्मी स्रोत को ठंडा करके ही काम प्राप्त कर सके।

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम का गणितीय सूत्रीकरण एन। कार्नोट और आर। क्लॉसियस के कार्यों में ऊष्मा इंजनों के संचालन के विश्लेषण में उत्पन्न हुआ।

क्लॉसियस ने राज्य समारोह की शुरुआत की एस, जिसे एन्ट्रापी कहते हैं, जिसका परिवर्तन ऊष्मा के बराबर होता है प्रतिवर्ती प्रक्रिया, तापमान से संबंधित

किसी भी प्रक्रिया के लिए

(1.22)

परिणामी अभिव्यक्ति ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम की गणितीय अभिव्यक्ति है।