Екзотермічні й ендотермічні реакції

Екзотермічні й ендотермічні реакціїТермохімічне рівняння. Оборотні й необоротні реакції

Енергія в хімічних реакціях. Усі хімічні реакції супроводжуються енергетичними змінами. При розриві хімічних зв'язків у вихідних речовинах витрачається енергія. При утворенні нових зв'язків у продуктах реакції енергія виділяється. Зміна енергії відповідає закону збереження енергії: вона не виникає з нічого і не зникає в нікуди. Різниця між витраченою та виділеною енергією визначає тепловий ефект реакціїРеагенти. Продукти. Сторінка 2 з 9

Екзотермічні реакціїЩо таке екзотермічні реакції?Хімічні процеси, що супроводжуються виділенням теплоти в навколишнє середовище. Для таких реакцій зміна ентальпії (ΔH) має від'ємне значення (ΔH < 0). Приклади екзотермічних реакцій: Горіння сірки: S(тв) + O₂(г) = SO₂(г); ΔH < 0 Горіння магнію: 2 Mg + O₂ = 2 Mg. OГоріння метану: CH₄(г) + 2 O₂(г) → CO₂(г) + 2 H₂O(р); ΔH = -890.4 к. Дж. Нейтралізація: Na. OH + HCl = Na. Cl + H₂OЕнергетична діаграма: Енергія продуктів < Енергія реагентів. Застосування: Феєрверки. Подушки безпеки. Нагрівання. Термітні реакціїСторінка 3 з 9

Ендотермічні реакціїОзначення. Хімічні процеси, що супроводжуються поглинанням теплоти в навколишнє середовище. Зміна ентальпії (ΔH) — додатне значення (ΔH > 0)Приклади ендотермічних реакцій: Розклад кальцій карбонату: Ca. CO₃(тв) = Ca. O(тв) + CO₂(г); ΔH = +177.8 к. Дж. Розклад Cu(OH)₂: Cu(OH)₂ = Cu. O↓ + H₂OРозклад Na. HCO₃: розчинення питної соди при нагріванніВзаємодія азоту з киснем: N₂(г) + O₂(г) = 2 NO(г)Фотосинтез: перетворення світлової енергії на хімічну. Енергетична діаграма. Особливості ендотермічних реакцій: Для протікання необхідне постійне нагрівання. Енергія продуктів вища за енергію реагентів. Різниця поглинається з навколишнього середовища. Температура середовища знижується. Сторінка 4 з 9

Термохімічні рівняння. Що таке термохімічне рівняння?Хімічне рівняння з включенням інформації про тепловий ефект реакції (зміну ентальпії ΔH). Правила запису. Агрегатний стан речовин: твердий (тв), рідкий (р), газоподібний (г), розчинений (р-н)Значення ΔH записується окремо після рівняння в к. Дж. Екзотермічними реакціям (виділення теплоти) ΔH має від'ємне значення (ΔH < 0)Ендотермічними реакціям (поглинання теплоти) ΔH має додатне значення (ΔH > 0)Коефіцієнти позначають кількість речовини в молях. Приклади термохімічних рівнянь. Екзотермічна реакція (горіння вуглецю): C + O₂ = CO₂; ΔH = -393,5 к. Дж. При згоренні 1 моля вуглецю виділяється 393,5 к. Дж теплоти. Ендотермічна реакція (утворення нітроген(II) оксиду): N₂ + O₂ = 2 NO; ΔH = +181,8 к. Дж. Для утворення 2 молей нітроген(II) оксиду необхідно поглинути 181,8 к. Дж теплоти. Сторінка 5 з 9

Розрахунки за термохімічними рівняннями. Методика розрахунку. Коефіцієнти в рівняннях вказують на молярні співвідношення реагентів та продуктів. Тепловий ефект прямо пропорційний кількості речовини у реакціїВикористовуються стехіометричні коефіцієнти та молярні співвідношення. Q = ΔH × (nreactant / ncoefficient)Приклад розрахунку2 Mg(тв) + O₂(г) = 2 Mg. O(тв); ΔH = -1204 к. Дж. Розрахуйте кількість теплоти при згорянні 12 г магнію1 При згорянні 2 моль Mg (48 г) виділяється 1204 к. Дж теплоти2 Кількість речовини магнію:n(Mg) = 12 г / 24 г/моль = 0,5 моль3 Пропорція: 2 моль Mg — 1204 к. Дж; 0,5 моль — X к. Дж4 Розв'язання: X = (0,5 × 1204) / 2 = 301 к. Дж. Відповідь: При згорянні 12 г магнію виділиться 301 к. Дж теплоти. Сторінка 6 з 9

Необоротні реакціїНеоборотні реакції — хімічні процеси, що протікають лише в одному напрямку і завершуються повним перетворенням вихідних речовин у продукти реакції. Умови необоротності хімічних реакцій: Утворення осаду. Продукт реакції випадає в осад, виводячись із розчину. Виділення газу. Продукт реакції виділяється у вигляді газу, залишаючи реакційну систему. Утворення малодисоційованої речовини. Утворюється сполука, яка дуже слабо дисоціює у розчині, наприклад, вода. Значне виділення енергіїРеакції, що супроводжуються великим виділенням енергії, також можуть бути необоротними. Приклади необоротних реакцій: Утворення осаду: Ba. Cl₂ + H₂SO₄ = Ba. SO₄↓ + 2 HCl. Виділення газу: Na₂CO₃ + 2 HCl = 2 Na. Cl + H₂O + CO₂↑Утворення води: HCl + Na. OH = H₂O + Na. Cl. Велике виділення енергії: Mg + ½O₂ = Mg. O, ΔH = -602,5 к. Дж/моль. Сторінка 7 з 9

Оборотні реакції та хімічна рівновага. Оборотні реакції — хімічні реакції, що протікають одночасно у двох взаємно протилежних напрямках. У рівняннях таких реакцій використовується знак оборотності (⇄)Хімічна рівновага — динамічний стан, при якому швидкості прямої та зворотної реакцій стають однаковими. У цьому стані концентрації реагентів і продуктів залишаються сталими, хоча хімічні процеси не припиняються. Приклад: N2 + 3 H2 ⇄ 2 NH3 Пряма реакція. Зворотна реакція. Динамічна рівновага. Характеристики рівноваги• Концентрації залишаються сталими• Швидкості процесів рівні• Динамічний стан. Відмінності від необоротних• Оборотні: прямі та зворотні швидкості рівні• Необоротні: реакція йде до повного перетворення. Сторінка 8 з 9

Висновки. Екзотермічні та ендотермічні реакціїХімічні реакції класифікуються за тепловим ефектом. Екзотермічні реакції виділяють тепло (ΔH < 0)Ендотермічні реакції поглинають тепло (ΔH > 0)Термохімічні рівняння. Хімічні рівняння з інформацією про тепловий ефект. Включають агрегатні стани речовин та значення ΔHДозволяють кількісно оцінювати енергетичні зміни. Оборотні та необоротні реакціїНеоборотні реакції протікають в одному напрямку. Оборотні реакції досягають хімічної рівноваги. Рівновага — динамічний стан з однаковими швидкостями. Узагальнення. Хімічні реакції супроводжуються енергетичними змінами. Розрив зв'язків вимагає енергії, утворення — виділяєЗміна енергії підкоряється закону збереження енергії"Хімічні реакції — це перетворення речовин, супроводжувані енергетичними змінами та рухом у напрямку рівноваги"Сторінка 9 з 9