Курсовая работа по предмету «физическая химия»

1.3. Стандартная энтальпия растворения
Чтобы рассчитать температурную зависимость энтальпии реакции, необходимо знать мольные теплоемкости веществ, участвующих в реакции. Изменение энтальпии реакции при увеличении температуры от Т₁ до Т₂ рассчитывают по закону Кирхгофа (предполагается, что в данном интервале температур мольные теплоемкости не зависят от температуры и нет фазовых превращений.
Стандартная энтальпия сгорания — ΔHо гор., тепловой эффект реакции сгорания одного моля вещества в кислороде до образования оксидов в высшей степени окисления. Теплота сгорания негорючих веществ принимается равной нулю.
Стандартная энтальпия растворения — ΔHо раств., тепловой эффект процесса растворения 1 моля вещества в бесконечно большом количестве растворителя. Складывается из теплоты разрушения кристаллической решётки и теплоты гидратации (или теплоты сольватации для неводных растворов), выделяющейся в результате взаимодействия молекул растворителя с молекулами или ионами растворяемого вещества с образованием соединений переменного состава — гидратов (сольватов). Разрушение кристаллической решетки, как правило, эндотермический процесс — ΔH_реш. > 0, а гидратация ионов — экзотермический, ΔH_гидр. < 0. В зависимости от соотношения значений ΔH_реш. и ΔH_гидр. энтальпия растворения может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Так растворение кристаллического гидроксида калия сопровождается выделением тепла.
Стандартная энтальпия нейтрализации – Δhо нейтр. — энтальпия реакции
взаимодействия сильных кислот и оснований с образованием 1 моля воды при стандартных условиях:
HCl + NaOH = NaCl + H₂O
H⁺ + OH⁻ = H₂O, ΔHо нейтр. = −55,9 кДж/моль
Стандартная энтальпия нейтрализации для концентрированных растворов сильных электролитов зависит от концентрации ионов, вследствие изменения значения ΔHо гидратации ионов при разбавлении.
В общем случае, когда не выполняются условия, перечисленные в дефиниции теплового эффекта химической реакции, говорят об энергетическом эффекте химической реакции^[4][5][6][7], который при выполнении упомянутых выше условий сводится к выделению/поглощению системой теплоты, то есть именно к тепловому эффекту. В соответствии со сложившейся в термохимии традицией термины «энергетический эффект химической реакции» и «тепловой эффект химической реакции» до сих пор иногда рассматривают как синонимы.
Гидрата́ция (от др.-греч. ὕδωρ «вода») — присоединение молекул воды к молекулам или ионам. Гидратация является частным случаем сольватации — присоединения к молекулам или ионам веществ молекул органического растворителя. В отличие от гидролиза гидратация не сопровождается образованием водородных или гидроксильных ионов. Гидратация в водных растворах приводит к образованию стойких и нестойких соединений воды с растворенным веществом (гидратов); в органических растворителях образуются аналогичные гидратам сольваты. Гидратация обусловливает устойчивость ионов в растворах и затрудняет их ассоциацию.
Гидратация является движущей силой электролитической диссоциации — источником энергии, необходимой для разделения противоположно заряженных ионов.

• 
  Гидратация непредельных углеводородов в присутствии концентрированной серной кислоты:
  

СН₂=СН₂ + Н₂O → СН₃—СН₂—ОН
CH₂=CH−CH₃ + Н₂O → CH₃−CH(OH)−CH₃
Кристаллогидра́ты — кристаллы, содержащие молекулы воды и образующиеся, если в кристаллической решётке катионы образуют более прочную связь с молекулами воды, чем связь между катионами и анионами в кристалле безводного вещества. При низких температурах вода в кристаллогидратах может быть связана как с катионами, так и с анионами солей. Многие соли, а также кислоты и основания выпадают из водных растворов в виде кристаллогидратов.
ипичными кристаллогидратами являются многие природные минералы, например гипс {\displaystyle {\ce {CaSO4.2H2O}}} , карналлит {\displaystyle {\ce {MgCl2.KCl.6H2O}}} . Кристаллизационная вода обычно может быть удалена нагреванием^[1], при этом разложение кристаллогидрата часто идёт ступенчато. Так, медный купорос {\displaystyle {\ce {CuSO4.5H2O}}}  (синий) выше 105 °C переходит в тригидрат {\displaystyle {\ce {CuSO4.3H2O}}}  (голубой), при 150 °C — в моногидрат {\displaystyle {\ce {CuSO4.H2O}}}  (белый); полное обезвоживание происходит выше 250 °C.
Однако некоторые соединения (например, оксалат бериллия {\displaystyle {\ce {BeC2O4.H2O}}} ) устойчивы только в форме кристаллогидрата и не могут быть обезвожены без разложения.
Другие примеры: железный купорос {\displaystyle {\ce {FeSO4.7H2O}}} , кристаллическая сода {\displaystyle {\ce {Na2CO3.10H2O}}} .
Гидра́ты (от др.-греч. ὕδωρ «вода») — продукты присоединения воды к неорганическим и органическим веществам. Этот термин раньше широко применялся для всех соединений, выделяющих воду при нагревании. Так, NaOH называли гидратом окиси натрия. Однако сейчас гидратами называют только соединения, в которых молекула воды присутствует в виде отдельной структурной единицы.
Джон Кэрролл^{[уточнить]} даёт следующее определение гидратов, которое применяется в нефтегазовой промышленности [5-6]
Реа́кция Ку́черова — химическая реакция, заключающаяся в гидратации ацетиленовых соединений с образованием карбонильных соединений. При гидратации ацетилена образуется ацетальдегид, в случае замещенных ацетиленов — главным образом кетоны:
Реакцию проводят в воде или спиртовом растворе. Катализаторами являются соли ртути (Hg²⁺) в кислой среде (например, HgSO₄ в H₂SO₄, Hg(CH₃COO)₂ в CH₃COOH, HgO + BF₃, HgO + CF₃COOH + эфират BF₃ и др.).
Присоединение воды к молекуле алкина протекает по правилу Марковникова. Ион Hg²⁺ образует π-комплекс с молекулой алкина, к которой присоединяется молекула воды с промежуточным образованием нестойкого енола, изомеризующегося в карбонильное соединение.
{\displaystyle {\mathsf {RC\equiv CR'{\xrightarrow[{Hg^{2+},H^{+}}]{H_{2}O}}[R{\text{-}}CH{\text{=}}C(R')OH]\rightarrow RC(O)CH_{2}R'}}}Отклонение от правила Марковникова наблюдается в том случае, если в молекуле алкина есть электроноакцепторная группа. В этом случае образуется смесь продуктов.
{\displaystyle {\mathsf {CF_{3}C\equiv CH+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{HgSO_{4},H^{+}}}CF_{3}CH_{2}CHO+CF_{3}C(O)CH_{3}}}}Атом кислорода обычно присоединяется в то положение, которое наиболее удалено от электроноакцепторной группы, но при небольшой разнице в полярности заместителей в молекуле алкина также образуется смесь продуктов.[5-6]


{\displaystyle {\mathsf {HC\equiv CH+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{HgSO_{4},H^{+}}}CH_{3}CHO}}}{\displaystyle {\mathsf {C_{6}H_{5}C\equiv CH+H_{2}O{\xrightarrow[{}]{HgSO_{4},H^{+}}}C_{6}H_{5}C(O)CH_{3}}}}