Baza teoretică. Totalitatea corpurilor separate de spațiu se numește sistem. Dacă schimbul de masă și căldură este posibil în el, atunci un astfel de sistem se numește termodinamică. Sistemul chimic în care reacționează reacția este un caz special al sistemului termodinamic.
Starea sistemului este determinată de totalitatea proprietăților sale și se caracterizează prin parametri termodinamici, incluzând temperatura, presiunea și volumul. Una dintre principalele funcții ale condiției fundamentale este energia totală E este suma a trei componente: energia cinetică a sistemului de mișcare (K), energia potențială datorită impactului asupra sistemului câmpurilor externe de forță (P) și energia internă a sistemului (U). În descrierea termodinamică, se presupune că sistemul este în repaus relativ (K = 0) iar efectul câmpurilor externe este neglijabil (n = 0). În acest caz, energia totală a sistemului este determinată de rezerva sistemului său intern (E = U). În conformitate cu legea conservării energiei, care exprimă prima lege a termodinamicii. alimentarea totală a energiei interne rămâne constantă, dacă nu există schimburi termice cu mediul.
Căldura raportată sistemului este cheltuită pentru sporirea energiei interne și pentru efectuarea muncii împotriva forțelor externe (lucrează pentru extinderea sau contractarea sistemului). Reacțiile chimice se produc cel mai adesea în condiții de presiune constantă (în condiții isobarice), P = Const. Lucrarea de expansiune (compresie) în acest caz poate fi scrisă sub forma: A = PDV. Creșterea sau pierderea căldurii de către sistem în condiții isobare se numește "schimbarea entalpiei sistemului":
DH = H (produse finale) - H (produse inițiale) = DU + PDV.
În cazul în care toate produsele finale și reactanții inițiali sunt în condiții standard (P = 760 mmHg. V. Sau 101.3 kPa T = 298.15 K sau 25 0 C, concentrația de solut C = 1 mol / l) , schimbarea entalpiei este marcată de simbolul DH 0 și se numește entalpia standard a procesului.
Reacțiile chimice sunt însoțite de eliberarea sau absorbția căldurii. Reacțiile în care se eliberează căldură se numesc exoterme. iar reacțiile însoțite de absorbția căldurii sunt endoterme. Ecuația reacției chimice, inclusiv magnitudinea efectului termic (entalpie), se numește ecuația termochimică. În acest caz, căldura eliberată este înregistrată cu semnul "+", iar căldura absorbită cu un semn "-". Eliberarea căldurii de către sistem înseamnă că energia produselor finale este mai mică decât energia substanțelor inițiale, adică
DH = H (produse finale) - H (produse inițiale) <0
Absorbția căldurii de către sistem înseamnă că energia produselor finale este mai mare decât energia substanțelor inițiale:
DH = H (produse finale) - H (produse inițiale)> 0
Condiții de reacție exotermică: Q> 0; DH <0 .
Condiții de reacție endotermică: Q <0; DН> 0.
Căldura de formare a unui compus este cantitatea de căldură eliberată sau absorbită atunci când 1 mol de compus este format din substanțe simple.
Calcularea căldurii de reacție pentru căldura de formare a substanțelor care participă la aceasta se efectuează pe baza legii Hess. efectul termic al reacției chimice depinde numai de starea substanțelor inițiale și primite și nu depinde de etapele prin care reacționează. Efectul termic al procesului este egal cu suma efectelor termice ale etapelor individuale ale procesului.
Din legea Hess rezultă că căldura de reacție este egală cu diferența dintre sumele căldurile standard de formare a produselor finite și materiile prime considerând coeficienții stoichiometrice. Se consideră că încălzirea formării substanțelor simple este zero.
Scopul lucrării. Determinarea experimentală a efectului termic al reacției de neutralizare.
Experimentele pentru determinarea efectelor termice ale reacțiilor chimice se efectuează în instrumente speciale numite calorimetre. Cel mai simplu calorimetru este format din două pahare inserate una în cealaltă și având o căptușeală termoizolantă pentru a reduce schimbul de căldură cu mediul extern. În partea de sus, instrumentul este închis cu un capac cu trei găuri pentru pâlnia chimică, agitator și termometru.
1. Se cântărește paharul calorimetric pe scara tehnico-chimică. Mixați sticla (m1) în notebook.
2. Se măsoară cilindrul cu 75 ml dintr-o soluție 1 M de acid sulfuric și se toarnă într-un pahar calorimetric. Măsurați temperatura soluției de acid (tk) cu un termometru.
3. Se măsoară cilindrul cu 75 ml de soluție de hidroxid de sodiu 1 M și se toarnă într-un pahar de sticlă. Se măsoară cu un termometru temperatura soluției alcaline (tf).
4. Asamblați instrumentul calorimetric așa cum este arătat în figură și turnați soluția de fisură în soluția de acid sulfuric rapid și cu amestecare constantă prin pâlnie.
5. Pe termometru, marcați valoarea cea mai ridicată a temperaturii în cupa de reacție (t2).
1. Denumirea lucrării de laborator.
2. Scurtă descriere, scopul lucrării.
3. Ecuația reacției de neutralizare.
4. Date experimentale:
a) masa sticlei calorimetrice m1 =.
d) cea mai mare temperatură finală t2 =.
a) temperatura inițială a soluției în calorimetru (t1)