1. Quan hệ giữa Qv và Qp
Qp - Qv = ∆Hp - ∆Uv = p∆V
-Trường hợp 1: Đối với cỏc phản ứng khụng cú sự tham gia của chất khớ => Qp ≈ Qv
-Trường hợp 2. Đối với cỏc phản ứng cú sự tham gia của chất khớ => p∆V = ∆n.RT
∆H m
M = - C(T2 - T1) = - C. ∆T
Trong đú: m là khối lượng của chất phản ứng. M là khối lượng mol của nú.
C là nhiệt dung của nhiệt lượng kế. ∆H là hiệu ứng nhiệt của phản ứng.
3. Nội dung định luật Hess.
Hiệu ứng nhiệt: của phản ứng (∆Hp hoặc ∆Uv) chỉ phụ thuộc vào trạng thỏi của những chất đầu và chất cuối, hồn tồn khụng phụ thuộc vào những cỏch khỏc nhau thực hiện phản ứng.
Nguyờn tắc ỏp dụng: cỏc trạng thỏi cuối và trạng thỏi đầu giống nhau. => Đối với những phương trỡnh nhiệt húa học ta cú thể làm mọi phộp tớnh đại số như những phương trỡnh đại số thường.
4. Một số cỏch xỏc định hiệu ứng nhiệt.
a) Từ sinh nhiệt. ∆H0
s, 298 (hay nhiệt tạo thành).
Sinh nhiệt: của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng hỡnh thành 1 mol hợp chất đú từ những đơn chất ứng với những trạng thỏi bền nhất hay thường gặp nhất của những nguyờn tố tự do của hợp chất trong những điều kiện đĩ cho về ỏp suất và nhiệt độ.
Sinh nhệt chuẩn ∆H0s, 298 là sinh nhiệt xỏc định trong điều kiện chuẩn. Chỳ ý: đơn chất bền của nguyờn tố cú sinh nhiệt bằng 0.
Quy tắc tớnh: ∆Hpư = Σ(∆H0s, 298)sp - Σ(∆H0s, 298)đ
b) Từ nhiệt chỏy, ∆H0
tn, 298 (hay thiờu nhiệt).
Thiờu nhiệt là hiệu ứng nhiệt của phản ứng oxi húa hồn tồn 1 mol chất (cú thể là đơn chất hay hợp chất) bằng oxi phõn tử cho đến khi được cỏc oxit cao nhất của cỏc nguyờn tố tương ứng.
Quy tắc tớnh: ∆Hpư = Σ(∆H0tn, 298)đ - Σ(∆H0s, 298)sp
c) Từ năng lượng liờn kết (Elk) và sinh nhiệt nguyờn tử. ∆H0 nt, 298.
Sinh nhiệt nguyờn tử: của một hợp chất là năng lượng giải phúng ra trong quỏ trỡnh giả định cỏc nguyờn tố ở dạng khớ đơn nguyờn tử kết hợp với nhau để hỡnh thành 1 mol hợp chất.
Năng lượng liờn kết (Elk): là năng lượng cần cung cấp để phỏ vỡ 1 mol liờn kết => Elk > 0
Trường hợp 1: Đối với phõn tử hai nguyờn tử => Năng lượng liờn kết là năng lượng cần cung cấp để phỏ vỡ liờn kết cú trong 1 mol chất ở trạng thỏi khớ thành cỏc nguyờn tử ở trạng thỏi khớ.
Vớ dụ: H2 (k) → 2H (k) ∆Hpư = 432,2 kJ => Elk (H-H) = 432,2 kJ/mol
Trường hợp 2: Đối với phõn tử nhiều nguyờn tử
Sự phỏ vỡ cỏc liờn kết trong phõn tử cần cung cấp những giỏ trị năng lượng khỏc nhau, do đú giỏ trị năng lượng liờn kết là một đại lượng trung bỡnh.
Vớ dụ: CH4(k) → CH3(k) + H(k) H1 = 426kJ
CH3(k) → CH2(k) + H(k) H2 = 367kJ
CH2(k) → CH(k) + H(k) H3 = 517kJ
CH4(k) → C(k) + 4 H(k) H = 1644 kJ Do đú, năng lượng liờn kết Elk (C-H) = 1644/4 = 411 kJ/mol
Quy tắc tớnh: ∆Hpư = Σ(Elk)đ - Σ(Elk)sp
Chỳ ý: Đối với phõn tử nhiều nguyờn tử và cú nhiều giỏ trị năng lượng liờn kết khỏc nhau, cỏc giỏ trị thu được đều là cỏc giỏ trị trung bỡnh, vỡ thế nếu đem sử dụng để tớnh hiệu ứng nhiệt của phản ứng thỡ kết quả thường khụng chớnh xỏc bằng cỏch sử dụng cỏc đại lượng như sinh nhiệt, thiờu nhiệt...
d) Năng lượng mạng lưới tinh thể ion.
Năng lượng mạng lưới tinh thể: (Uml) là năng lượng cần cung cấp để phỏ vỡ 1 mol chất ở trạng thỏi tinh thể thành cỏc phần tử cấu trỳc ở trạng thỏi khớ.
Vớ dụ: NaCl (tt) → Na+(k) + Cl- (k) Uml
5. Sự phụ thuộc hiệu ứng nhiệt của phản ứng húa học vào nhiệt độ.
Biểu thức. ∆Hpư = H2 - H1 = 2 1 . T p T nC dT ∫
Chỳ ý: nếu trong khoảng nhiệt độ từ T1 đến T2, cú sự chuyển pha của cỏc chất trong phương trỡnh phản ứng thỡ: ∆Hpư = H2 - H1 = 2 1 . T p T nC dT ∫ + ∆Hcp
Nếu chấp nhận rằng, Cp khụng đổi trong khoảng nhiệt độ từ T1 – T2 thỡ:
∆Hpư = H2 - H1 = nCp(T2 – T1) + ∆Hcp
Hiệu ứng nhiệt của quỏ trỡnh chuyển pha: ∆Hcp = ∆Cp. = Cp, sau - Cp, trước
KẾT LUẬN
Việc tớnh toỏn nhiệt húa học cú vai trũ rất lớn. Đối với việc giảng dạy học sinh giỏi, đõy là cơ sở cho việc nghiờn cứu, giảng dạy cỏc vấn đề khỏc trong nhiệt động lực học núi riờng và húa học núi chung. Tớnh toỏn nhiệt húa học cú thể ỏp dụng nhiều phương phỏp khỏc nhau. Cỏc vấn đề chuyển tải đến học sinh cần được chọn lọc một cỏch hợp lý, ngắn gọn để học sinh cú thể hiểu và vận dụng được.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.Trần Thị Đà, Đặng Trần Phỏch. Cơ sở lý thuyết cỏc phản ứng húa học. Nhà xuất bản giỏo dục, 2004.