лучшие книги по экономике
Главная страница

Главная

Замовити роботу

Последние поступления

Форум

Создай свою тему

Карта сайта

Обратная связь

Статьи партнёров


Замовити роботу
загрузка...
Книги по
алфавиту

Б
В
Г
Д
Е
Ж
З
И
К
Л
М
Н
О

ЕКОЛОГІЯ І ЕКОНОМІКА

Страницы [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]

Назва одиниці молярної маси — кілограм на моль.
Кілограм на моль дорівнює масі речовини, що за кількості речовини 1 mol має масу 1 kg.
Розмірність і одиниця молярного об’єму за аналогічними визначеннями: ;
;

Назва — кубічний метр на моль.
Кубічний метр на моль дорівнює молярному об’єму речовини, що за кількості речовини в 1 моль має об’єм 1 m3.
Закон Авогадро та еквівалентів. За законом Авогадро:
в однакових об’ємах будь-яких газів за однакових температури й тиску міститься однакова кількість молекул.
Цей закон мав велике значення в дослідженні молекулярної маси речовини та запровадженні поняття «моль». Саме на підставі закону було розроблено низку методів обчислення кількості атомів у молекулах різних речовин і зроблено висновок, що 1 mol будь-якого газу незалежно від кількості атомів у його молекулі за нормальних умов (101, 325 kPa i 0?C) займає об’єм 22,4 l. З цього також зрозуміла суть спостережень Гей-Люссака (закон об’ємних відношень), що об’єми реагуючих газів відносяться один до одного й до об’ємів газоподібних продуктів реакції як невеликі цілі числа.
Із закону сталості складу й закону еквівалентів випливає, що елементи складаються в хімічні сполуки в певних кількісних співвідношеннях, тобто масі кожного елемента сполуки відповідає точно визначена маса інших елементів, які входять до складу певної сполуки, — еквівалентна маса. У сучасній хімії еквівалентом елемента (або масою еквівалента) називають таку його кіль­кість (або масу), яка без залишку реагує з 1 молем (або масою
одного моля) водню
.
Визначати еквівалент (або еквівалентну масу) речовини можна не тільки з його сполук із воднем, а й зі сполук з іншими елементами, еквівалент яких відомий.
Корисно знати, що за аналогією з поняттям еквівалентної маси на практиці буває зручно застосовувати поняття еквівалентний об’єм речовини, який відповідає її еквіваленту.
Наприклад, 1 mol двохатомного газу водню становить дві еквівалентні маси. Відтак об’ємний еквівалент газу водню становить 22,4 : 2 = 11,2 l/mol, відповідно, еквівалентний об’єм газу молекулярного кисню становитиме 22,4 : 4 = 5,6 l/mol. Виходячи з того, що еквівалентний об’єм речовини (газу) буде пропорційний відношенню масового еквівалента Е до молярної маси М, загальне рівняння для визначення об’ємного еквівалента за 273 К (0? С) і нормального тиску ~ 0,1 МРа (~ 760 мм рт. ст.) можна записати як
.
Розрахунки з використанням поняття об’ємного еквівалента в хімічних реакціях прості та зручні. Але якщо за використання еквівалентних мас результати розрахунків не залежать від параметрів тиску й температури реакційного середовища, то для розрахун­ків з еквівалентними об’ємами їх урахування обов’язкове.
Висновки
Згідно з розглянутими природничими законами у стехіометричних рівняннях кількість атомів, а отже, й маса речовини, що вступають у реакцію, дорівнюють кількості тих самих атомів і масі продуктів реакції. Це дає змогу виконувати розрахунки матеріального балансу хімічних перетворень речовини як у природних, так і в технологічних процесах. Як приклад візьмімо утво­рення аміаку.
1. Записуємо стехіометричне рівняння реакції (збалансоване коефіцієнтами) .
2. Визначаємо відносні молекулярні маси реагентів і продуктів реакції:
— 28, Н2 — 2, NH3 — 17.
3. Невідому масу чи об’єм будь-якого реагента чи продукту реакції, коли відома маса або об’єм одного з них, визначаємо за пропорцією відносних молекулярних мас чи кількості молей (за реакцією) і масою чи об’ємами реагуючих речовин відповідно в kg чи m3 (одне з них невідоме — Х). Наприклад, маси азоту й водню, які прореагують за утворення 1 t аміаку, визначимо з про-
порції:
 звідки ;
 звідки
Перевіримо правильність розрахунку: .
Об’єм газу бажаного компонента реакції, коли відомою є його маса, визначаємо, виходячи із закону Авогадро: об’єм одного моля газу за нормальних умов (?С і 1 аt) дорівнює добутку відношення його маси до молярної маси (що дорівнює кількості речовини в молях) на об’єм одного моля .
У нашому прикладі об’єми  і  становитимуть відповідно:
;

Якщо наші розрахунки справедливі, то сума об’ємів азоту й водню має бути вдвічі більшою, ніж об’єм аміаку, оскільки за стехіометричною реакцією чотири молі реагуючих речовин ( і ) утворюють тільки два молі продукту .
Але спочатку треба визначити об’єм 1t аміаку:
.
Перевіримо відповідність розрахунків об’ємів стехіометричним:
 (у 2 рази).
Це і підтверджує правильність розрахунку.
Корисно взяти до уваги й використати для розрахунків об’єму реагуючих речовин іще один висновок із закону Авогадро: об’єми реагуючих газів і газу продукту відносяться між собою як їх стехіометричні коефіцієнти. Отже, знаючи будь-який об’єм газу реакції, можна одразу розрахувати інші. Наприклад, об’єм витраченого водню становить 1971 m3, звідси об’єм аміаку становитиме
.
Різниця з вищенаведеним розрахунком несуттєва — , тобто цей метод забезпечує точність до другого знака після коми.
Аналогічними схемами розрахунків ми користуватимемось у наступних розділах.
Термохімічні закони стехіометрії
Термохімічні закони (або закони термохімії) є однією з форм виявлення фундаментального закону природи — закону збереження й перетворення енергії.
Відомо, що під час перетворення речовин у природі, лабораторії чи у виробничих процесах обов’язково відбувається виділення або поглинання тепла. Процеси перетворення речовини з виділенням тепла (екзотермічні процеси) відбуваються від свого початку й до кінця довільно, наприклад, процеси окиснення (горіння) органічних сполук, нейтралізація кислот лугами, корозія металів та ін.). Деякі з таких процесів, щоправда, потребують підведення іззовні певної кількості енергії, щоб розпочався довільний екзотермічний процес, наприклад, запалювання деревини чи вугілля, проте кількість виділеної в процесі їх горіння енергії набагато перевищує кількість підведеної енергії. Інші реакції, навпаки, потребують безперервного підведення зовнішньої енергії, щоб реакція не припинялася (ендотермічні процеси). Прикладом такої реакції може бути розкладання триоксокарбонату кальцію (СаСО3) на оксид кальцію та діоксид вуглецю.
З огляду на закон збереження енергії виникає питання про джерело енергії екзотермічних процесів перетворення речовини та про причини поглинання (перетворення) енергії в ендотермічних процесах.
Виділення теплоти за взаємодії різних речовин дає підставу визнати, що ці речовини ще до реакції мали певну енергію в прихованій формі. Така форма енергії, яку приховано в речовині та яка вивільняється під час хімічних, а також деяких фізичних процесів (наприклад, конденсації пари або кристалізації рідини), називається внутрішньою енергією речовини.
Докладніше це явище обговорюватимемо, вивчаючи термодинаміку хімічних реакцій.
Розділ науки, який вивчає теплові ефекти перетворення речовини (у хімічних реакціях), має назву термохімія.
Результати термохімічних вимірювань — теплові ефекти реак­цій — прийнято відносити до одного моля речовини, що утво-
рюється. Кількість теплоти, яка виділяється або поглинається під час утворення одного моля сполуки з простих речовин, називається молярною теплотою утворення певної сполуки. Наприклад, вираз «теплота утворення води дорівнює 285,8 kJ/mol» означає, що в процесі утворення 18 g рідкої води з 2 g водню та 16 gкисню виділяється 285,8 kJ.
Якщо елемент може існувати як кілька простих речовин, то, розраховуючи теплоту утворення, цей елемент беруть у вигляді тієї простої речовини, яка за певних умов найстійкіша. Прийнято вважати, що теплоти утворення найстійкіших за певних умов простих речовин дорівнюють нулю. Теплоти ж утворення менш стійких простих речовин дорівнюють теплотам утворення їх зі стійких. Наприклад, за звичайних умов найстійкішою формою кисню є молекулярний кисень О2, теплота утворення якого дорів­нює нулю. Теплота ж утворення озону О3 дорівнює 142 kJ/mol, оскільки в процесі утворення з молекулярного кисню одного моля озону поглинається 142 kJ.
Теплові ефекти можна включати в рівняння реакцій. Хімічні рівняння, у яких зазначено кількість теплоти, що виділяється або поглинається, називаються термохімічними рівняннями. Так, теплота утворення водяної пари дорівнює 241,8 kJ/mol; відповідне термохімічне рівняння має вигляд:

Зрозуміло, що різниця між теплотою утворення рідкої води (+ 285,8 kJ/mol) і водяної пари (+ 241,8 kJ/mol) є теплотою випаровування води за 25?С, віднесеною до одного моля.
Теплота утворення оксиду азоту (ІІ) від’ємна й дорівнює — 90,25 kJ/mol. Відповідне термохімічне рівняння має вигляд:
 або .
Розглянемо два основні закони термохімії, які відображають закон збереження енергії і відіграють важливу роль у розрахунках теплових балансів природничих і технологічних процесів.
Перший закон термохімії стверджує, що:
тепловий ефект прямої реакції дорівнює за абсолютним значенням тепловому ефекту зворотної реакції, але є протилежним за знаком.
Другий закон термохімії (закон Гесса) відповідно до викладених раніше визначень можна сформулювати так:
тепловий ефект низки послідовних перетворень речовин не залежить від продуктів проміжних стадій, а лише від енергетичного стану вихідних реагентів і кінцевих продуктів.
За законом Гесса сформульовано правило:
тепловий ефект реакції дорівнює різниці між сумою теплоти утворення продуктів реакції та сумою теплоти утворення вихідних реагентів.
При цьому слід ураховувати коефіцієнти реакції та знак теплового ефекту й пам’ятати, що теплота утворення простих речовин дорівнює нулю.
Наприклад, у реакції відновлення заліза з оксиду (Fe2O3 + + 3 CO = 2 Fe + 3 CO2) тепловий ефект Q становитиме:

Закон Гесса дає змогу визначити тепловий ефект перетворень кристалічної будови речовини, коли його безпосередньо не можна виміряти, наприклад, за перекристалізації (алотропного перетворення) вуглецю з алмазу в графіт:
.
Для визначення Q треба порівняти теплові ефекти реакцій згоряння алмазу й графіту:
;
;
.
Якщо середовище отримує енергію (екзотермічна реакція), то тепловий ефект позначаємо знаком «+», і, навпаки, якщо енергія з навколишнього середовища поглинається, то тепловий ефект позначаємо знаком «–». Але в термодинаміці, яку ми будемо розглядати пізніше, тепловий ефект (ентальпія ) позначається за екзотермічних реакцій знаком «–» (), а за ендотермічних, навпаки, знаком «+» (). Наприклад, ендотермічна реакція водяної пари та коксу може бути виражена двома рівнозначними записами:
;
.

Страницы [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]
[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]


ВНИМАНИЕ! Содержимое сайта предназначено исключительно для ознакомления, без целей коммерческого использования. Все права принадлежат их законным правообладателям. Любое использование возможно лишь с согласия законных правообладателей. Администрация сайта не несет ответственности за возможный вред и/или убытки, возникшие или полученные в связи с использованием содержимого сайта.
© 2007-2017 BPK Group.