Тепловой эффект. Экзотермические и эндотермические реакции

Химические реакции сопровождаются изменением запаса энергии веществ.

Тепловой эффект $Q$ — количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся в ходе реакции.

Значение теплового эффекта может быть положительным (теплота выделяется) или отрицательным (теплота поглощается). Оно указывается в термохимических уравнениях реакций:

H_{2 (г)} + F_{2 (г)} = {2 HF}_{(г)} + 537 кДж;

{3 O}_{2 (г)} = {2 O}_{3 (г)} - 285 кДж .

Обрати внимание!

1. В термохимических уравнениях тепловой эффект указан на количества веществ, соответствующие коэффициентам перед их формулами.

2. В термохимических уравнениях указываются агрегатные состояния веществ.

Тепловой эффект реакции зависит от агрегатного состояния веществ. Например, образование газообразной и жидкой воды происходит с выделением разного количества теплоты:

{2 H}_{2 (г)} + O_{2 (г)} = {{2 H}_{2} O}_{(г)} + 484 кДж;

{2 H}_{2 (г)} + O_{2 (г)} = {{2 H}_{2} O}_{(ж)} + 572 кДж .

Экзотермические реакции

Тепловой эффект реакции $Q$ равен разности внутренней энергии исходных и образующих веществ. Если продукты реакции имеют меньший запас энергии по сравнению с реагентами, то в ходе реакции теплота будет выделяться. Такие реакции называются экзотермическими.

Рис. $1$. Изменение энергии в экзотермической реакции ( $E_{a}$ — энергия активации, $Q$ — тепловой эффект)

Экзотермическими реакциями являются:

реакции горения;
большинство реакций соединения (кроме взаимодействия азота с кислородом и некоторых других процессов);
реакции нейтрализации между щелочами и сильными кислотами;
реакции активных металлов и их оксидов с водой, а также реакции металлов с кислотами.

Примеры экзотермических реакций:

$N_{2 (г)} + {3 H}_{2 (г)} = {2 NH}_{3 (г)} + 92 кДж;$
${2 SO}_{2 (г)} + O_{2 (г)} = {2 SO}_{3 (г)} + 284 кДж;$
${CaO}_{(тв)} + H_{2} O_{(ж)} = {Ca (OH)}_{2 (тв)} + 65 кДж;$
${CH}_{4 (г)} + {2 O}_{2 (г)} = {CO}_{2 (г)} + {2 H}_{2} O_{(г)} + 891 кДж .$

Для протекания термохимических реакций нагревание не требуется или оно необходимо только для начала процесса. Например, для разложения дихромата аммония вещество надо нагреть, а затем реакция идёт с выделением тепла.

Эндотермические реакции

Если запас внутренней энергии продуктов реакции больше энергии исходных веществ, то для протекания реакции требуется поступление энергии извне. Такие реакции называются эндотермическими.

Рис. $2$. Изменение энергии в эндотермической реакции

Эндотермическими реакциями являются:

большинство реакций разложения;
реакция фотосинтеза.

Примеры эндотермических реакций:

${CaCO}_{3 (тв)} = {CaO}_{(тв)} + {CO}_{2 (г)} - 157 кДж;$
${2 HgO}_{(тв)} = {2 Hg}_{(тв)} + O_{2 (г)} - 180 кДж;$
${6 CO}_{2 (г)} + {6 H}_{2} O_{(ж)} = C_{6} H_{12} O_{6 (тв)} + {6 O}_{2 (г)} - 2920 кДж;$
$N_{2 (г)} + O_{2 (г)} = {2 NO}_{(г)} - 175 кДж .$

Для осуществления эндотермических реакций энергия должна поступать постоянно. Вещества нужно нагревать, или используется другой вид энергии (световая энергия при фотосинтезе, электрическая — при электролизе).

Источники:

Вернуться в тему

Следующая теория

Отправить отзыв

Нашёл ошибку?

Сообщи нам!

1. Тепловой эффект. Экзотермические и эндотермические реакции

Теория: