SÁCH hóa học CHUYÊN NGÀNH cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học – trần thị đà, đặng trần ph

TRẦN THỊ ĐÀ - ĐẶNG TRẦN PHÁCH (Xỉ so' li TIỉm íỉT CÁC PHẢN UNC HPÁ HỌC (Tái lần thứ nhất) NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC 04 - -2006/CXB/159 - 1860/GD Mã số: 7K589T6 ùờt MỎI ĐẨU Hoá học ngày dang uào thời kì phát triển mạnh mẽ Các uốn đề lí thuyết hoàn thiện, mở rộng uà đổi Các thành tựu nghiên cứu uà sản xuất ngày đa dạng, phong phú Các phương pháp thực nghiệm ngày tinh ui uà hữu hiệu dã làm cho kho tàng kiến thức hoá học ngày dồ sộ Trước bối cảnh dó người học, người dạy uà người nghiên cứu phải nắm vững sở lí thuyết biến dổi hoá học, trước hết phản ứng hoá học Cuốn sách nhằm cung cấp kiến thức uề : ■ Cơ sớ Nhiệt động lực học hoá học ■ Cơ sở Động hoá học ■ ■ Mối liên hệ thành phần, cấu tạo uà tính chất chất tan, dung môi uà dung dịch, dặc biệt hiêu biết uề dung môi lổng uà sonuat hoá ■ Lí thuyết axit - bazơ uà phản ứng axit ' bazơ, dặc biệt uiệc phân biệt lực axit - bazơ nước tro.ng dung môi khác uới nước Độ axit phạm ui thang pH ■ Phản ứng oxi hoá - khử, chế phản ứng, lực oxi hoá - khử dặc biệt ứng dụng phản ứng oxi hoá - khử công nghiệp hoá chất, lĩnh vực môi trưò'ng sống thường ngày Các hội dung dược viết hai mức độ khác : mức độ mức dộ nàng cao Các mục có ghi dấu * kiến thức nâng cao, mớ rộng di sâu vào sở lí thuyết phản ứng hoá học Bằng việc kết hợp hai yêu cầu nâng cao, hi vọng sách giáo trình giảng dạy cho sinh viên ngành có học môn Hoá học mà dối với sinh viên năm cuối ưà học viên cao học trường Đại học Cao đẳng thuộc chuyên ngành Hoá học Đồng thời sách tài liệu tham kháo cho giáo viên Trung học phổ thông, giảng viên hoá học trường Đại học, Cao đẳng cán nghiên cứu hoá học Sách gồm chín chương, phân công biên soạn sau : PGS Đặng Trần Phách : từ chương I đến chương V PGS Trần Thị Đà : từ chương Vỉ đến chương IX Cuốn sách thiếu sót Các tác giả chân thành cảm ơn ý kiến đóng góp uà phê binh đồng nghiệp ban đọc Các tác giả MỤC LỤC Lời Chương Mụcluc 2.1.1 4.2.1 nối đầu 2.2.1 NGUYÊN LÍ THỨ HAIba VÀ NGUYÊN LÍ THỨ BA Nguyên lí thứ CỦAhọc NHIỆT nhiệt động lực 58 ĐỘNG Lực HỌC Nguyêntính lí thứ hai củatuyệt nhiệt dộng lực học48 2.2.2 2.1.Cách entropi đối chất 58 2.2.3 Tính biến thiên entropi phản ứng 4.3 Quan hệ biến thiên 2.1.5 entanpi hàngtự sốdo cân 2.1.1 2.1.2 2.1.6 5.6.4 Phản ứng dây chuyền 2.1.7 5.7 Phản ứng quang hoá học 2.1.11 5.8 Xúc tác 2.1.3 2.1.4 15 2.1.8 16 4.4 Sự chuyển dịch cân 04 2.1.10 2.1.12 07 2.1.14 2.1.15 16 2.1.13 4.4.1 Ảnh hưởng 5.8.1 Các dịnh 2.1.16 nhiệt dộ nghĩa 16 2.1.19 5,8.2 Xúc tác dóng 2.1.18 2.1.20 2.1.17 Định luật Van t Hopp thể 08 16 2.1.21 4.4.2 Ảnh hưởng áp 5.8.3 Xúc tác dị thể 2.1.24 2.1.22 2.1.23 suất 17 2.1.25 Định luật Le chalelier 2.1.26 2.1.27 5.8.4 Xúc tác enzim 2.1.28 12 hay xúc tác men 17 2.1.30 2.1.31 5.9 Thuyết vạ chạm 2.1.32 2.1.29 Bài tập 16 hoạt động 18 5.10, Thuyết phức 2.1.36 2.1.33 2.1.34 2.1.35 chất hoạt động 18 Bài tập 2.1.40 2.1.37 Ch ương 2.1.38 2.1.39 18 2.1.41 Cơ SỞ CỦA ĐÔNG 2.1.42 2.1.44 HOÁ HỌC 2.1.43 Chương 2.1.45 5.1 Môt sõ Khái niêm định 2.1.46 2.1.47 2.1.48 5.1.1 Phản ứng dồng thể 2.1.49 2.1.50 DUNG 2.1.51 vá phản ứng dị thể 20 DỊCH 2.1.52 5.1.2 Tốc dộ phản ứng 2.1.53 2.1.55 2.1.54 6.1 Khái niệm 20 2.1.57 chung 19 dung Một dịchsố định 2.1.58 vế 6.1.1 2.1.56 5.2 Các yếu tố ảnh 2.1.59 nghĩa hưởng 2.1.62 6.1.2 Nồng dộ dung 19 2.1.60 đến tốc độ phản ứng 2.1.61 2.1.63 dịch 23 20 2.1.64 5.2.1 Ảnh hưởng nồng dô 2.1.65 6.2 Dung môi lỏng 2.1.66 Khái niẽm bâc 20 2.1.69 6.2.1 Câu trúc chất 2.1.70 2.1.67 phản ứng phân tử số 2.1.68 lỏng 23dó 20 2.1.71 5.2.2 Ảnh hưởng nhiêt 2.1.72 6.2.2 Phân loại 2.1.73 Nâng lương hoat dung mỏi 20 2.1.74 dộng hoá 2.1.75 2.1.76 6.3.* Sựsonvat hoá 2.1.77 26 21 2.1.79 6.3.1 Khái niệm 2.1.78 5.3 Sự tích phân phương 2.1.80 sonvat hoá trình động học 21 2.1.83 6.3.2 Lực 2.1.81 phản ứng dơn 2.1.82 2.1.84 phân tử giản 5.3.1 Phản ứng bậc 31 2.1.85 dung dịch 2.1.86 2.1.87 2.1.88 không sonvat6.4 hoáDung dịch lỏng 21 2.1.89 5.3.2 Phản ứng bậc 32 2.1.92 2.1.90 2.1.91 22 33 2.1.93 5.3.3 Phản ứng bậc hai 2.1.94 2.1.95 6.4.1 Ảnh hưởng 2.1.96 yếu tố 35 2.1.97 5.3.4 Phản ứng bậc n 2.1.99 entanpi entropi 2.1.100 2.1.98 đến trinh tandịch khí 22 39 2.1.103 6.4.2.hoà Dung 2.1.104 2.1.101 5.4 Phựơng pháp xác 2.1.102 lỏng 22 định bậc phản ứng 39 2.1.105 5.4.1 Phương pháp dựa 6.4.3 Dung dịch 2.1.108 2.1.106 2.1.107 vào việc lỏng - lỏng 22 2.1.109 đo chu ki huỷ 2.1.110 2.1.111 6.4.4 Dung dịch rắn 2.1.112 39 lỏng 22 2.1.113 5.4.2 Phương pháp vi 2.1.114 2.1.115 6.4.5 Định luật 2.1.116 phân 41 phân bố .Sự chiẽt 23 2.1.117 5.4.3 Phương pháp tích 2.1.118 2.1.119 6.5 Dung dịch chứa chất tan phân 41 không bay điệnhơi li, 2.1.120 5.4.4 Phương pháp cô 2.1.123 2.1.121 2.1.122 không lập Ostwald 23 43 2.1.124 5.4.5 Phương pháp dùng 2.1.125 2.1.126 6.5.1 Sự giảm áp 2.1.127 tốc dộ đầu V 44 suất bão hòa 2.1.130 dung dịch 2.1.131 2.1.128 5.5 Các phản ứng phức 2.1.129 45 23 tạp 2.1.132 5.5.1 Các phản ứng 2.1.133 2.1.134 6.5.2 Độ tăng nhiệt 2.1.135 thuân 2.1.138 độ sõi và-độ giảm nhiêt 2.1.136 nghịch 5.5.2 Các phản ứng nối 45 2.1.137 ■ đặc 2.1.139 tiếp 47 dung dịch 23 2.1.140 5.5.3 Các phản ứng 2.1.141 2.1.142 6.5.3 Áp suất thẩm 2.1.143 song song 50 thấu 2.1.145 2.1.146 6.5.4 Xác định phân 23 2.1.147 2.1.144 5.6 Cơ chê phản ứng 52 tử khối chất tan 23 2.1.148 5.6.1 Khái niệm 2.1.149 2.1.151 2.1.150 6.6 Dung dịch chất chế phản ứng 52 23 điện li 2.1.152 5.6.2 Định luật tốc độ 2.1.153 6.6.1 Các “ tính chất nồng độ " chế phản ứng 153 2.1.154 5.6.3 Các chất trung gian cố 2.1.155 chấtdung điện dịch li 2.1.156 khả phản ứng 2.1.157 Nguyên lí Bodenstein 2.1.158 2.1.159 6.6.2 Sự phân lí 23 2.1.160 56 chất 2.1.9 2.1.161 2.1.3 2.1.4 8.3.1 Dựa vào điện cực chuẩn 2.1.5 để viết phản ứng oxi hoá - khử tự diễn biến 396 8.3.2 Tính sức điện động pin Ganvani biến thiên lượng Gip điểu kiện chuẩn 399 8.3.3 Dự doán chiều diễn biến 2.1.6 8.1 phản ứng oxi hoá - khử 401 8.2 Như vậy, giá trị tổng w + Q biến đổi hệ kín không phụ thuộc vào đường biến đổi mà phụ thuộc vào điểm vă điểm đến Nó biểu thị độ biến thiên hàm thông số trạng thái hệ Hàm trạng thái gọi n ộ i n ă n g u hệ 8.92 8.93 8.94 W+Q UB-UA = (W + Q)B hay (1.6) AU = Nội u hệ bao gồm : động chuyển động tịnh tiến quay phân tử, lượng dao động nội phân tử nguyên tử nhóm nguyên tử, lượng electron, lượng hạt nhân nguyên tử Tóm lại, tất dạng lượng, trừ vi trí hệ không gian quy định động chuyển động tọàn hệ 8.95 Không thể xác định trị số tuyệt đối nội hệ vào trạng thái đó, mà xác định độ biến thiên hệ chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác 8.96 8.97 Các hệ thức (1.5) (1.6) biểu thức toán học nguyên lí I Trong ba đại lượng hệ thức (1.6) có biến thiên nội AU xác định trạng thái đầu trạng thái cuối hệ không phụ thuộc vào đường biến đổi Hai đại lượng lại -nhiệt công- tính chất Mỗi đại lượng phụ thuộc riêng rẽ vào cách thực biến đổi, tổng chúng không 8.98 : 8.99 Nếu biến đổi hệ vô nhỏ biểu thức toán học nguyên lí I có dạng 8.100 ÔW + ÔQ 8.101 dU = (1.7) Ớ đây, du vi phân toàn phần nội hệ, ÔW ÔQ lượng nhiệt công vô nhỏ 8.102 Hệ thức (1.7) biểu thức vi phân nguyên lí I Trong hệ thức này, ÔW công chống lại lực bên ngoài, bao gồm công chống áp suất hay công giãn nở - P ngdV công chống lực điện, lực từ gọi chung công có ích ÔW 8.103 ÔW = -PngdV + ÔW’ 8.104 Trong Nhiệt động lực học, người ta thường xét hệ không chịu tác dụng điện trường, từ trường , ÔW công giãn nở biểu thức vi phân nguyên lí I có dạng : (1.8) dU = ÔQ - P dV ng 8.105 Sau số trường hợp đặc biệt cần phải ý Biến đổi đoạn nhiệt 8.106 Trong biến đổi đoạn nhiệt Q = Biểu thức toán học nguyên lí I có dạng : AU = w Đặc biệt vói chu trình : AU = w = Một lần lại thấy : hệ chạy theo chu trình không trao đổi nhiệt vói bên sinh công 8.107 Biến đổi đẳng tích 8.108 -PngdV = 8.109 Trong biến đổi đẳng tích AV= Do đó, ÔW công giãn nở sw = ta có: dU = ÔQ 8.110 8.111 (1.9) Như vậy, Q y b ằ n g đ ộ b i ề n t h i ề n c ủ a m ộ t h m t r n g t h i ( A U ) v k h ô n g p h ụ t h u ộ c v o đ n g b i ế n đ ổ i Cần ý rằng, Qy hàm trạng thái giữ vai trò hàm trạng thái điều kiện Giãn nở vào chân không 8.112 Quá trình giãn nở khí vào chân không diễn nhanh nên coi đoạn nhiệt, Q = Áp suất chân không không nên hệ khồng sinh công, w = Do : 8.113 AU = 8.114 Khi giãn nở vào chân không, nội hệ không thay đổi Hệ thực chu trình 8.115 Khi hệ thực chu trình AU = U1-U1 = Do w + Q = Như vậy, k h i h ệ nhận nhiệt, sinh công trở thành động nhiệt Hệ cô lập 8.116 Khi hệ nhiệt động cô lập, Í 1Ó trao đổi lượng vói môi trường w = Q = Vậy AU = N ộ i n ă n g c ủ a m ộ t h ệ c ô l ậ p l k h ô n g đ ổ i 8.117 2-CSLT Nội khí lí tưởng 8.118 nhiệt độ : Người ta chứng minh nội khí lí tưởng phụ thuộc vào 8.119 Uklt = U(T) 8.120 Do đó, biến đổi đẳng nhiệt khí lí tưởng, không kèm theo phản ứng hoá học, biến đổi nội AU không 1.2.3 HÀM TRẠNG THÁI ENTANPI H Xét môt hệ không thực 8.121 hiên công có ích dU = ÔQPngdV 8.122 Trong trình đẳng áp, Png = Phệ = p, ta có : 8.123 du = ÔQp - PdV 8.124 Vì dP = 0, nên PdV = PdV + VdP = d(PV) ÔQp = du + d(PV) = d(U + PV) 8.125 Đại lượng + PV (1.10) 8.126 H=U gọi e n t a n p i hệ H hàm trạng thái u PV hàm trạng thái 8.127 8.129 Đối với khí lí tưởng PV = nRT, : 8.128 H = u + nRT = H(T) (1.11) Như vậy: 8.130 ôQp = dH (1.12) 8.131 AH 8.132 Qp = Giống Qv , Qp hàm trạng thái, giữ vai trò hàm trạng thái điều kiện 1.2.4 NHIỆT DUNG Nhiệt dung trung bình- Ctb hệ khoảng nhiệt độ từ Tị đến T2 định nghĩa hệ thức sau : 8.133 r-QQ 8.134 8.136 8.135 T - T J AT 8.137 Q nhiệt lượng phải cung cấp cho hệ để nâng nhiệt độ từ T Ị đến T2 8.138 Khi Tj -> T2, nghĩa AT—>dT Q—>ÔQ, ta có nhiệt dung thực c hệ nhiệt (1.1 c= độ Tj ÔQ dT 8.139 8.140 Nếu trình nấu nóng hệ đẳng tích hệ không làm công có ích ta có n h i ệ t dung đẳng tích Cy 8.141 Cv 8.142 5Q y VổTy (1.15 8.143 8.144 Ở đây, ta dùng đạo hàm riêng kí hiệu ổ u hàm chi biến 8.145 Nếu xét mol chất nguyên chất nhiệt dung điều kiện thể tích không đổi số nhiệt dung mol Cy 8.146 8.147 v^yy Cy - Khi hệ nấu nóng điều kiện áp suất không đổi có công giãn nở dạng công thực hiên, ta có n h i ệ t d u n g đ ẳ n g p C p 8.148 8.149 8.150 8.151 8.152 8.153 8.154 8.155 8.156 cej°l * dT V (1.16 Đối với mol chất nguyên chất: V Ổ T y Cp (1.17 Nhiệt dung đẳng áp Cp luồn lớn nhiệt dung đẳng tích Cy, nấu nóng điều kiện áp suất không đổi có kèm theo công giãn nở Đối với khí lí tưởng tìm phương trình liên hệ Cp Cy sau : 8.157 Trong trường hợp khí lí tưởng : H = H (T) Ư = U(T) 8.158 - dH du _ d(H -U) _ d(PV) _ d(RT) 8.159 pv 8.160 Cp-CV = R ’dT dĩ" dT ~ dT “ dT 8.161 Trong nhiệt động lực học người ta dùng tỉ số : 8.162 8.163 Bài (1.19) tập 1.2 Cho 100 g nitơ nhiệt độ °c áp suất atm Tính nhiệt Q công w, biến thiên nội AU biến thiên entanpi AH biến đổi sau tiến hành thuận nghịch nhiệt động Nung nóng đẳng tích tói áp suất 1,5 atm ; Giãn đẳng áp tới thể tích gấp đôi thể tích ban đầu ; Giãn đẳng nhiệt tới thể tích 200 1; Giãn đoạn nhiệt thể tích 200 8.164 Chấp nhận nitơ khí lí tưởng nhiệt dung đẳng áp không đổi trình thí nghiệm 29,1 J.K-1 moi-1 8.165 Lời giải: VI V =const nên w = 8.166 AU = Qv = nCv (T2 - Tj) = n(Cp - R)(T2 - Tj) = n(Cp - RX^-Ti- Tj) 8.167 8.168 = — (29,1-8,314)(— 213,15- 213,\5)=10138,74 J 28 8.169 AH =nCp(T2-T1) = nCp(ậ-T1-T1) 8.170 P1 8.171 =■— 29,1.(— 273,15 - 273,15) =14194,05 J 28 2 Qp = AH = n Cp (T2- T,) = n Cp (^ ) F 8.172 8.173 = —.29,1.(2.273,15 -273,15) = 8 J 28 : 8.174 8.175 w = - PAV = - nR (T2 - Tj) = - nRÍ-^-T!) 8.176 8.177 100 8.178 =-— 8,314.273,15 = - 11 , v • V J 28 8.179 AU = Q +w = 28388 -8110 = J AU =AH = Q + 8.180 fV, dV _V fv, 8.181 Suy Q = - w = - jy2 -PdV = + jy2 nRT—= nRTln — 100 w=0 8,314.273,15.2,3031g—J 10 22, w = - 7433 J Đối với trình đoạn nhiệt Q = Do w = AU = nCy (T2 -Tị) Để tính T2 ta phải dùng phương trình Poisson TVY = const; y = —— c v ' Vj ^ T1VJ Y_1 = T2V y_1 ->T2 = Tị vv2 lgT2 = lgT1 + (Y-l)lg^- = p= c 29, cv 29,1-8,314 =1, lgT2 = lg273,15 + 0,41g|^ —>T2 = 189,4 K w = AU = nũ (T2 - Tj) = — (29,1- 8,314)( 189,4 - 273) = - 6207, AH = n Cp (T2-T,) = —.29,1(189,4 - 273) = - 8688,4 J 8.182 13 ÁP DỤNG NGUYÊN LÍ THỨNHÂT CỦA NHIỆT ĐỘNG Lực HỌC VÀO HOÁ 1.3.1 HIỆU ÚNG NHIỆT CỦA PHẢN ÚNG HOÁ HỌC HỌC Phản ứng hóa học thường có kèm theo tượng thu nhiệt hay phát nhiệt Nhiệt phản ứng nhỉột độ T nhiệt lượng Q mà hộ phản ứng trao đổi với môi trường ngoai chất phản ứng lấy theo tỉ lộ hợp thức, tác dụng hoàn toàn với tạo thành sản phẩm theo tỉ lộ hợp thức Lượng nhiệt phụ thuộc vào cách tiến hành phản ứng hàm trình Để cho nhiệt phản ứng có giá trị xác định, người ta phải quy định thống điểu kiện tiến hành phản ứng Đó : 8.183 Phản ứng thực điều kiện thể tích hay áp suất không đổi Trong suốt trình phản ứng công thực hiên công giãn nở Nhiệt độ sản phẩm nhiệt độ chất ban đầu Khi điểu kiện thoả mãn, nhiệt phản ứng có giá ừị hoàn toàn xác định gọi h i ệ u ứ n g n h i ệ t c ủ a p h ả n ứ n g h o h ọ c 8.184 8.185 Khi phản ứng diễn điều kiên thể tích không đổi, ta có h i ệ u ứ n g n h i ệ t đ ẳ n g t í c h Q y , điều kiện áp suất không đổi ta có h i ệ u ứ n g n h i ệ t đ ẳ n g p Qp 8.186 Như trình bày mục 1.2, Qv biến thiên nội phản ứng, Qp biến thiên entanpi phản ứng 8.187 8.188 Q v = AU ; Qp = AH Như vậy, chúng giữ vai trò hàm trạng thái Nghĩa là, hiệu ứng nhiệt đẳng tích hay đẳng áp phản ứng hoá học phụ thuộc vào chất trạng thái cấc chất đầu chất cuối, hoàn toàn không phụ thuộc vào đường biến đổi hay cách tiến hành phản ứng Tất phép tính vể hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học dựa tính chất 8.189 G Trước nguyên lí I đời, tính chất vừa trình bày Hess1- phát thực nghiêm vào năm 1841 Phát kiến " đ ị n h l u ậ t H e s s " - định luật quan trọng nhiệt hoá học 8.190 8.191 Nhà hoá học Nga Hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học phụ thuộc vào lượng, trạng thái chất phản ứng điều kiện diễn biến phản ứng Để thuận tiện tránh sai sót sử dụng hiệu ứng nhiệt phản ứng khác nhau, người ta thường tính hiệu ứng nhiệt mol sản phẩm phản ứng chấp nhận việc quy chúng điều kiện tiêu chuẩn xác định : Phản ứng thực chất riêng biệt (nguyên chất) vào trạng thái tiêu chuẩn xác định Các trạng thái tiêu chuẩn chất rắn lỏng trạng thái bền chúng điều kiện thường áp suất 101,325 kPa hay atm Thí dụ : iôt-iôt rắn, brôm - brôm lỏng, cacbon - than chì, lưu huỳnh - lưu huỳnh trực thoi, nước - nước lỏng Trạng thái tiêu chuẩn khí trạng thái khí nguyên chất 101,325 kPa hay latm Đối với chất tan dung dịch nồng độ lmol/1 Trạng thái tiêu chuẩn ứng với nhiệt độ bất kì, thường ứng vói 298K (chính xác 298,15K) hay 25 °c Hiệu ứng nhiệt ứng với điều kiện tiêu chuẩn 8.192 gọi hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn kí hiệu AH^ọg, Trong thực tế, phản ứng hóa học thường diễn điều kiện đẳng áp, người ta dùng hiệu ứng nhiệt đẳng áp gọi b i ế n t h i ê n e n t a n p i c ủ a p h ả n ứ n g , hay đơn giản - e n t a n p i c ủ a p h ả n ứ n g 8.193 Tuy nhiên, biết entanpi phản ứng, tính dễ dàng hiệu ứng nhiệt đẳng tích phản ứng điều kiện nhiệt độ 8.194 8.195 Quả vậy, với phản ứng viết dạng : 8.196. VlAT+V2A2 8.197 Ta có : 8.10 »V1A1+V2A2 AHp =AUp +PAV 8.11 8.198 8.199 V A , , V A , thể tích mol chất Aj, A Như thế, phản ứng diễn chất rắn chất lỏng, ÀUp « AUy AV«0nên: 8.200 8.201 Đối với phản ứng có chất khí tham gia áp suất thấp (latm chẳng hạn) khí coi khí lí tưởng Khi đó, AUp = AU V (nội khí lí tưởng phụ thuộc vào nhiệt độ) PAV = AnRT; An - biến thiên số mol khí phản ứng Vì : AHp=AUv AHp = (1.21) 8.202 AUV + AnRT 8.203 (1.20) Khi An = hiệu ứng nhiệt đẳng áp hiệu ứng nhiệt đẳng tích ; Khi An * chúng khác giá trị AnRT Để đo hiệu ứng nhiệt phản ứng hoá học, người ta dùng nhiệt lượng kế Dạng phổ biến dạng có phản ứng xảy buồng phản ứng (bom nhiệt lượng kê) Độ tăng nhiệt độ đo nhiệt kế nhạy Trên hình (1.4) có trình bày sơ đồ nhiệt lượng kế đơn giản 8.205 Tích số biến thiên nhiệt độ với nhiệt dung chung nước nhiệt lượng kế lượng nhiệt toả 8.204 Phương pháp xác định trực tiếp hiệu ứng nhiệt thường phức tạp dùng trường họp có phản ứng xảy nhanh hoàn toàn Vì vậy, để xác định hiệu ứng nhiệt nhiều phản ứng khác nhau, việc đo trực tiếp, người ta phải dùng phương pháp tính dựa vào kiện hoá học biết 8.206 Hình 1.4 Sơ đổ nhiệt lượng kế đơn giản (1) Bom nhiệt lượng kế, (2) Nhiẹt kế, (3) Mẩy kíiuay, (4) Phương trình phản ứng hoá học, mà có ghi hiệu ứng nhiệt phản ứng, trạng thái chất (trừ trường hợp rõ) điều kiện thực hiên phản ứng, gọi phướng trình nhiệt hoá học 8.207 1.3.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH HIỆU ÚNG NHIỆT Cơ sở phương pháp tính hiệu ứng nhiệt định luật Hess Chúng ta xét thí dụ : Tìm hiệu ứng nhiệt phản ứng 8.208 8.209. -Qhanchì + 2°2(k) ƠO(k) (1) * 8.210 Không thể đo AH| phản ứng cacbon tác dụng với oxi luôn cho cacbon đioxit hỗn hợp cacbon oxit cacbon đioxit Tuy nhiên, đo dễ dàng AH phản ứng : AHp=AUv ( k ) + 8.13 —ah-2-> co 2(k) °2 (k) ■ (1.20) CO 8.12 ^'than chì ®2(k) 8.15 8.16 8.18 co2(k) 8.14 (2) 8.17 (3) 8.211 8.212 Ở p = atm T = 298 K : AH2 = - 282,6 kJ.mol"1 AH3 = - 392,9 kJ.mol"1 8.213 8.214 Ta tính AH, dựa vào AH2 AH3 sau : Ta tưởng tượng thực phản ứng (3) theo đường a b sơ đồ Đường a Trạng thái Trạng thái C O 2( Theo định luật Hess : 8.215 AH3 = AHj + AH2 8.216 A H Ị = A H - A H = - , + , = - 11 , kl.mol“1 Có thể thay việc lập sơ dồ tưởng tượng cách viết lại phương trình phản ứng mà A H (hay A U ) biết nhân với hệ số thích hợp 8.217 để sau cộng rút gọn số hạng giống ta thu phương trình phản ứng cần thiết Đối với trường hợp : 8.218.Qhan chì 8.219 -1 I CO (k) 8.220.cthan chì AH3~ 8.221 AH2 2(k) + ^2 (k) > C02 Io > c -1Q > CO + °2 (k) ;AH3 (k) ;AH2 2(lc) + (k) ; AH = 8.222 Entanpi sinh chất hiệu ứng nhiệt phản ứng tạo thành mol chất từ đơn chất vào trạng thái vững kiện cho nhiệt độ úp suất 8.223 Nếu điều kiện điều kiện tiêu chuẩn entanpi sinh gọi entanpi sinh tiêu chuẩn kí hiệu AH°298 8.224 Thí dụ, latm entanpi sinh tiêu chuẩn canxi cacbonat (canxit) entanpi phản ứng : 8.225. - Ca(r) + cthan -1207,68 kJ chì + I °2(k) > (canxit) AH^98 = CaC0 Chỉ đo trực tiếp entanpi sinh số trường hợp (C0 2, HC1, 8.227 H20 ), phải tính phương pháp gián tiếp Hiện nay, người ta xác định entanpi sính tiêu chuẩn chừng 8000 chất Một số giá trị ghi bảng 1.1 8.226 8.228 Bảng 1.1 8.229 Các giá trí AH°, AG° s° ỏ 298K bar, môt số nguyên tố hdp chất chúng 8.230 ss * C 8.20 T ; 8.23 RẠNG 8.22 8.21 T,298 :,298 HÁI KJ.MOL KJJNO 8.36 A 8.37 R 8.38 8.39 G 8.46 A 8.47 R 8.48 - 8.49 GCL 126,9 109,6 8.56 A 8.57 R 8.59 8.58 GCLOJ 6,94 8.66 A 8.67 K 8.68 32 8.69 I8.76 A 58,8 8.77 R 8.78 8.79 I 8.86 A 8.87 R 8.88 - 8.89 I2O3 1676 1582 8.98 56 8.99 8.96 B 8.97 K 2,7 18,8 8.106 B 8.107 R 8.108 8.109 8.116 B 8.117 K 8.118 35 8.119 '2H6 ,56 6,6 8.126 B 8.127 K 8.128 17 8.129 A 5,6 44,8 8.136 B 8.137 R 8.138 8.139 A 8.146 B 8.147 A 8.148 - 8.149 A2+ Q 538,4 560,7 8.156 B 8.157 R 8.158 - 8.159 ACL2 860,1 810,9 8.166 B 8.167 R 8.168 - 8.169 AS04 1465 1353 8.176 B 8.177 K 8.178 - 8.179 F3 1137 1120 8.186 B 8.187 K 8.188 11 8.189 R 1,9 2,43 8.19 HẤT 8.196 8.231 AH AG 8.24 8.25 8.26 V 8.40 68 8.50 01 8.60 4,6 8.70 4,4 8.80 8.90 8.100 3,3 8.110 8.120 2,0 8.130 0,3 8.140 8.150 8.160 8.170 2,2 8.180 4,0 8.190 4,9 8.33 s° 8.27 C 8.28 8.30 ^8.32 TRẠN ,298 ° Z9 HẤT G 8.31 K :,298 8.34 298 w 8.29 JJNOL 8.35 THÁI KJJNO 42, 8.41 B 8.42 8.43 - 8.44 - 8.45 R~ AQ 121,5 104 ,4 96, 8.51 B 8.52 8.53 8.54 8.55 R2 2,2 13 8.61 c 8.62 8.63 8.64 8.65 K 16,7 71,3 8,0 16 8.71 c 8.72 8.73 8.74 8.75 28, 8.81 C2 THA 8.82 8.83 8.84 78.85 H2 K 26,5 ' 09,2 0,8 50, 8.91 C2 8.92 8.93 8.94 8.95 H4 K 2,2 8,12 9,5 15 8.101 C2 8.102 8.103 - 8.104 - 8.105 H5OH K 235,3 168,6 2,0 5,8 8.111 C2 8.112 8.113 - 8.114 - 8.115 H5OH 277,6 174,8 0,7 23 8.121 C2 8.122 8.123 - 8.124 - 8.125 H6 K 84,7 32,89 9,5 17 8.131 C3 8.132 8.133 - 8.134 - 8.135 H8 K 103,8 23,49 9,9 8.141 C 8.143 8.144 8.145 8.142 67 H6 2,93 29,7 9,2 13 8.151 C 8.152 8.153 8.154 8.155 A K 92,6 58,9 4,8 12 8.161 C 8.162 8.163 8.164 8.165 A R ,6 13 8.171 C 8.172 8.173 - 8.174 - 8.175 A(OH)2 R 986,6 896,8 ,1 25 8.181 C 8.182 8.183 - 8.184 - 8.185 A2+ AQ 543,0 553 55,2 17 8.191 C 8.192 8.193 - 8.194 - 8.195 ACL2 R 795 750,2 3,8 A C G J 82 15 15 5, 20 21 28 16 22 26 26 15 41 76 11 8.232 8.233 C 8.198 T8.200 A 8.202 ^ 8.204 G S,298 8.205 RẠNG H° 8.199 T 8.201 S 8.203 K1 HÁI J.MOL ,298- 8.217 - 8.218 8.214 C 8.215 R 8.216 ACƠ3 1206 1129 8.224 C 8.225 R 8.226 - 8.227 - 8.228 AO 635,6 604,2 • 39,7 8.234 C 8.235 18.236 - 8.237 - 8.238 C14 135,4 65,27 6,4 8.244 C 8.245 K 8.246 - 8.247 - 8.248 H3C1 80,83 57,40 4,5 8.254 C 8.255 18.256 - 8.257 - 8.258 H3OOO 487,0 392,5 9,8 H 8.264 C 8.265 K 8.266 20 8.267 - 8.268 H3OH 0,7 162,0 9,7 8.274 C 8.276 - 8.277 - 8.278 H3OH 8.275 1238,7 166,4 6,8 8.284 C 8.285 K 8.286 - 8.287 - 8.288 H4 74,8 50,75 6,1 8.294 N 8.295 K 8.296 - 8.297 - 8.298 C4H|0 124,7 15,71 0,0 8.304 I 8.305 K 8.306 - 8.307 - 8.308 SOQH|0 131,6 17,97 4,6 8.314 C 8.315 I8.316 - 8.317 - 8.318 HCI3 134,5 73,72 1,7 8.324 C 8.325 K 8.326 12 8.327 8.328 1,7 05,7 5,1 8.336 - 8.337 - 8.338 8.334 c 8.335 A Q 167,2 131,3 r 8.344 C 8.345 K 8.346 8.347 8.348 I2 3,0 8.356 - 8.357 - 8.358 8.354 c 8.355 K 110,4 137,2 7,6 o 8.366 - 8.367 - 8.368 8.364 c 8.365 K 393,1 394,4 3,6 o7 8.374 c 8.375 18.376 89 8.377 8.378 ,7 5,27 1,3 s2 8.384 C 8.385 K 8.386 11 8.387 8.388 S2 7,4 7,15 7,7 8.394 C 8.395 K 8.396 34 8.397 8.398 U 1,1 01,4 6,3 8.404 C 8.405 R 8.406 8.407 8.408 U 8.414 C 8.415 A 8.416 64 8.417 8.418 2+ U Q ,39 4,98 98,7 8.424 C 8.425 R 8.426 - 8.427 - 8.428 U2 166,7 146,4 0,8 8.434 C 8.435 R 8.436 - 8.437 - 8.438 UO 155,2 127,2 8.444 C 8.445 R 8.446 - 8.447 - 8.448 US04 770 661,9 3,4 8.454 Q 8.456 R 8.457 - 8.458 - 8.459 ISD4H2 1084 917,1 9,8 8.455 8.467 78 8.468 8.469 8.465 F 8.466 K ,99 1,59 8,6 8.475 f2 8.476 K 8.477 8.478 8.479 2,7 8.485 R 8.486 K 8.487 - 8.488 - 8.489 A* 374,9 305,4 4,5 8.495 F 8.496 R 8.497 8.498 8.499 E 8.505 C 8.507 A 8.508 - 8.509 - 8.510 .2+ Q 87,86 84,94 113,4 8.506.8.516 F 8.197 HẤT C° 8.206 C 8.207 8.211 C° 8.210 A 29 HẤT TRẠN 8.212 8.209 K G 298 G S°,298 8.213 8.208 JJNOL THÁI INRTV KLMO 92, 8.219 F 8.220 8.221 - 8.222 - 8.223 90 E203 R 822,2 741,0 ,0 - 8.229 F 8.230 8.231 - 8.232 - 8.233 54 EO R 266,5 244,3 ,0 21 8.239 H 8.240 8.241 8.242 8.243 11 K 18,0 03,3 4,6 23 8.249 H+ 8.250 8.251 8.252 8.253 AQ 15 8.259 H2 8.260 8.261 8.262 8.263 13 K 0,6 23 8.269 H2 8.270 8.271 - 8.272 - 8.273 18 K 241,6 228,6 8,7 12 8.279 H2 8.280 8.281 - 8.282 - 8.283 69 285,6 237,2 ,9 18 8.289 H2 8.290 8.291 - 8.292 - 8.293 10 02 187,8 120,4 9,6 31 8.299 H 8.300 8.301 - 8.302 - 8.303 20 2S K 20,1 33,56 5,7 29 8.309 H 8.310 8.311 - 8.312 - 8.313 19 BR K 36,40 53,43 8,6 20 8.319 H 8.320 8.321 - 8.322 - 8.323 82 BR AQ 121,5 104 ,4 16 8.329 H 8.330 8.331 - 8.332 - 8.333 21 CHO K 117,2 113,0 8,8 56, 8.339 H 8.340 8.341 - 8.342 - 8.343 18 C1 K 92,2 95,27 6,8 22 8.349 H 8.350 8.351 - 8.352 - 8.353 56 C1 AQ 167,2 131,3 ,5 19 8.359 H 8.360 8.361 8.362 8.363 20 CN K 30,5 20,1 1,8 21 8.369 H 8.370 8.371 - 8.372 - 8.373 17 F K 271,1 273,2 3,7 15 8.379 H 8.380 8.381 - 8.382 - 8.383 F AQ 332,6 278,8 13,8 23 8.389 H 8.390 8.391 8.392 8.393 20 I K 6,48 ,13 6,5 16 8.399 H 8.400 8.401 - 8.402 - 8.403 11 I AQ 55,19 51,59 1,3 33, 8.409 I 8.410 8.411 8.412 8.413 18 06,8 0,29 0,7 - 8.419 I" K 8.420 8.421 - 8.422 - 8.423 11 AQ 55,19 51,59 1,3 10 8.429 h 8.430 8.431 8.432 8.433 11 R 6,1 43, 8.439 h 8.440 8.441 8.442 8.443 26 K 2,43 9,37 0,6 11 8.449 K 8.450 8.451 8.452 8.453 64 , R ,2 14 8.460 K+ 8.461 8.462 - 8.463 - 8.464 10 AQ 252,4 283,3 2,5 S 15 8.470 M 8.471 G R 20 8.480 M 8.481 GCL2 R 36 8.490 M 8.491 GO R 27, 8.500 N 8.501 K - 8.511 N2 8.512 K 8.472 8.482 641,8 8.492 601,8 8.502 72,7 8.513 8.473 - 8.483 592,3 - 8.493 569,6 8.503 55,6 8.514 8.474 ,5 - 8.484 ,5 - 8.494 ,8 8.504 3,2 8.515 1,5 32 89 26 15 19 8.234 Chất 8.235 TRẠNG 8.236 thái 8.237 AH° 8.238 8.239 8.240 8.241 8.242 8.243 8.244 8.245 8.246 8.249 8.250 :,298 kj.mol s° S 298 wV Chất TRẠNG thái AH° ag s,298 kj.mol 1 AG S s° °,298 kjjnol 8.247 8.248 s,298 kjjnol [...]... hin tng thu nhit hay ph t nhit Nhit ca mt phn ng nht T l nhit lng Q m h phn ng trao i vi mụi trng ngoai khi cỏc cht phn ng c ly theo t l hp thc, tỏc dng hon ton vi nhau to thnh cỏc sn phm cng theo t l hp thc Lng nhit ny ph thuc vo cỏch tin hnh ca phn ng vỡ nú l mt hm quỏ trỡnh cho nhit phn ng cú giỏ tr xỏc nh, ngi ta phi quy nh thng nht cỏc iu kin tin hnh phn ng ú l : 8.183 1 Phn ng c thc hin trong... nhit ca nhiu phn ng khỏc nhau, ngoi vic o trc tip, ngi ta cũn phi dựng c phng ph p tớnh da vo cỏc d kin hoỏ hc ó bit 8.206 Hỡnh 1.4 S mt nhit lng k n gin (1) Bom nhit lng k, (2) Nhit k, (3) My kớiuay, (4) Phng trỡnh ca phn ng hoỏ hc, m ú cú ghi hiu ng nhit ca phn ng, trng thỏi ca cỏc cht (tr nhng trng hp quỏ rừ) v iu kin thc hiờn phn ng, c gi l phng trỡnh nhit hoỏ hc 8.207 1.3.2 PHNG PHP TNH HIU NG... ó c Hess1- ph t hin bng thc nghiờm vo nm 1841 Ph t kin ny l " n h l u t H e s s " - mt nh lut quan trng ca nhit hoỏ hc 8.190 8.191 Nh hoỏ hc Nga Hiu ng nhit ca mt phn ng hoỏ hc ph thuc vo lng, trng thỏi ca cỏc cht phn ng v cỏc iu kin din bin ca phn ng thun tin v trỏnh c cỏc sai sút khi s dng cỏc hiu ng nhit ca cỏc phn ng khỏc nhau, ngi ta thng tớnh hiu ng nhit i vi mt mol sn phm ca phn ng v chp... nhit ca phn ng hoỏ hc, ngi ta dựng nhit lng k Dng ph bin nht l dng cú phn ng xy ra trong mt bung phn ng (bom nhit lng kờ) tng nhit c o bng mt nhit k nhy Trờn hỡnh (1.4) cú trỡnh by s ca mt nhit lng k n gin 8.205 Tớch s gia bin thiờn nhit vi nhit dung chung ca nc v nhit lng k bng lng nhit to ra 8.204 Phng ph p xỏc nh trc tip hiu ng nhit thng phc tp v cng ch dựng c trong trng hp ch cú mt phn ng xy... mc 1.2, Qv bng bin thiờn ni nng ca phn ng, cũn Qp bng bin thiờn entanpi ca phn ng 8.187 8.188 Q v = AU ; Qp = AH Nh vy, chỳng gi vai trũ ca cỏc hm trng thỏi Ngha l, hiu ng nhit ng tớch hay ng ỏp ca phn ng hoỏ hc ch ph thuc vo bn cht v trng thỏi ca cc cht u v cỏc cht cui, hon ton khụng ph thuc vo ng bin i hay cỏch tin hnh phn ng Tt c cỏc ph p tớnh v hiu ng nhit ca phn ng hoỏ hc u da trờn tớnh cht c... khụng mt cht, nhng h ó cung cp nng lng cho mụi trng ngoi vỡ phn ng to 8.13 nhit 8.14 8.15 H c ụ l p l h khng trao i c cht ln nng lng vi mụi trng ngoi Thớ d : Mt bỡnh Dewar1 cha cỏc cht phn ng c y kớn v bao ph bng mt lp cỏch nhit tht dy cho cht v nng lng khụng c trao i vi mụi trng ngoi 8.16 Nu trong h khụng cú mt ph n cỏch gia phn ny v phn khỏc, m qua ú tớnh cht v mụ ca h thay i t bin thỡ h c gi... i vi mt trng thỏi ca h, ch ph thuc vo cỏc 8.31 8.32 thụng s trng thỏi v hon ton khụng ph thuc vo cỏc bin i m h ó tri qua trc ú F2 C ể cựng tr s i vi cỏc quỏ trỡnh a hay b 1.1.4.2 Nhng tớnh chỏt toỏn hc ca mt hm trng thỏi 8.33 Trong mt bin i vụ cựng nh, bin thiờn dF ca mt hm trng thỏi F(x,y) ca cỏc thụng s c lp X v y l mt vi ph n ton phn : 8.34 F N 8.35 l ao hm'F riờng phn ca^ FA i vi X (y khụng... constante (Ph p) cú ngha l hng s Nh vy, giỏ tr ca tng w + Q i vi mt bin i bt kỡ ca h kớn khụng ph thuc vo ng bin i m ch ph thuc vo im i v im n Nú biu th bin thiờn ca mt hm ca cỏc thụng s trng thỏi ca h Hm trng thỏi ny c gi l n i n n g u ca h 8.92 8.93 8.94 W+Q UB-UA = (W + Q)B hay (1.6) AU = Ni nng u ca mt h bao gm : ng nng ca chuyn ng tnh tin v quay ca cỏc ph n t, nng lng dao ng ni ph n t ca cỏc... ca h v khụng ph thuc vo ng bin i Hai i lng cũn li -nhit v cụng- khụng cú tớnh cht y Mi i lng ph thuc riờng r vo cỏch thc hin bin i, mc dự tng ca chỳng thỡ khụng 8.98 : 8.99 Nu s bin i ca h l vụ cựng nh thỡ biu thc toỏn hc ca nguyờn lớ I cú dng 8.100 ễW + ễQ 8.101 dU = (1.7) õy, du l vi ph n ton phn ca ni nng ca h, ễW v ễQ l nhng lng nhit v cụng vụ cựng nh 8.102 H thc (1.7) l biu thc vi ph n ca nguyờn... õy l ni dung ca cỏc chng I, n, ni v IV 8.6 1.1 MT S KHI NM V NH NGHA c BN TRONG NHIT NG Lc HC 1.1.1 8.7 H NHIT NG H n h i t n g , c gi tt l h, l phn ca V tr gm mt s rt ln tiu ph n cu to (nguyờn t, ph n t hay ion)"*ang c nghiờn cu v c ph n cỏch vi phn cũn li ca V tr - m ụ i t r n g n g o i - bng mt ranh gii thc hay o 8.8 8.9 H m l h cú th trao i vi mụi trng ngoi c cht ln nng lng 8.10 8.11 H