Курсовая работа по предмету «физическая химия»

Глава Ⅱ. Термохи́мия.
Термохи́мия — раздел химической термодинамики, в задачу которого входит определение и изучение тепловых эффектов реакций, а также установление их взаимосвязей с различными физико-химическими параметрами. Ещё одной из задач термохимии является измерение теплоёмкостей веществ и установление их теплот фазовых переходов.
Термохимические уравнения реакций - это уравнения, в которых около символов химических соединений указываются агрегатные состояния этих соединений или кристаллографическая модификация и в правой части уравнения указываются численные значения тепловых эффектов
Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.
В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение
4NH₃(г) + 3O₂(г) → 2N₂(г) + 6H₂O(ж), ΔН=-1531 кДж
показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции. В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты. [7-8]
Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммарной энтальпией образования всех продуктов реакции и всех исходных веществ, с учетом стехиометрических коэффициентов (количества молей прореагировавших веществ). То есть, тепловой эффект химической реакции рассчитывается по общему выражению
Таким образом, чем устойчивее продукты реакции и чем выше внутренняя энергия исходных соединений, тем выше тепловой эффект реакции, что является прямым следствием из закона минимума энергии и максимума энтропии. Для расчетов тепловых эффектов реакций в стандартных условиях используют стандартные энтальпии образования соединений, взятые из справочных таблиц.
Хими́ческая термодина́мика — раздел физической химии, изучающий процессы взаимодействия веществ методами термодинамики. Применение термодинамического подхода к химическим реакциям основано на том, что в фундаментальном уравнении Гиббса в качестве переменных можно использовать как массы или количества независимых компонентов, — если условия задачи не требуют детального рассмотрения химического равновесия, — так и массы (количества) составляющих веществ совместно с уравнениями связи, описывающими химические реакции, — когда требуется подробное описание химического равновесия.
С целью упрощения рассмотрения химических реакций, протекающих в закрытых системах, применяют предложенный Т. де Донде метод, основанный на использовании химической переменной. Этот способ рассмотрения, в отличие от подхода Гиббса, пригоден только для закрытых термодинамических систем.
Основными направлениями химической термодинамики являются:

1. 
   Классическая химическая термодинамика, изучающая термодинамическое равновесие вообще. [7-8]
   
2. 
   Термохимия, изучающая тепловые эффекты, сопровождающие химические реакции.
   
3. 
   Теория растворов, моделирующая термодинамические свойства вещества исходя из представлений о молекулярном строении и данных о межмолекулярном взаимодействии.
   

Химическая термодинамика тесно соприкасается с такими разделами химии
Аналити́ческая хи́мия — наука, развивающая теоретические основы химического анализа веществ и материалов и разрабатывающая методы идентификации, обнаружения, разделения и определения химических элементов и их соединений, а также методы установления химического состава веществ. Проведение химического анализа в настоящее время заключается в получении информации о составе и природе вещества.
В зависимости от задач, аналитическая химия подразделяется на качественный анализ, нацеленный на определение того, что (или какие вещества), в какой форме находится в образце, и количественный анализ, нацеленный на определение сколько данного вещества (элементов, ионов, молекулярных форм и др.) находится в образце^[1].^[2].
В задачи качественного анализа входит:

1. 
   установление присутствия (обнаружение, открытие) в пробе тех или иных компонентов (молекул, атомов, ионов);
   
2. 
   идентификация веществ и компонентов в пробе неизвестного состава (установление их аналогии соответствующим эталонам)
   

Задачи количественного анализа — определение содержания или концентрации компонентов в пробе.
Предмет её как науки — совершенствование существующих и разработка новых методов анализа, поиск возможностей их практического применения, теоретических основ аналитических методов. [7-8]
Деление химического анализа на качественный анализ и количественный анализ в определённой степени условно.
Если компонент не обнаружен в пробе, то его содержание ниже некоторого предела, ограничиваемого используемым методом. Когда состав анализируемой пробы неизвестен, сначала проводят качественный анализ и только после этого приступают к количественным измерениям. Качественный и количественный анализ проводят химическими, инструментальными (физическими и физико-химическими) и биологическими методами.
Определение элементного состава материальных объектов называют элементным анализом. Установление строения химических соединений и их смесей на молекулярном уровне называют молекулярным анализом. Одним из видов молекулярного анализа химических соединений является структурный анализ, направленный на исследование пространственного атомного строения веществ, установление эмпирических формул, молекулярных масс и др. (см. рентгеноструктурный анализ). В задачи аналитической химии входит определение характеристик органических, неорганических и биохимических объектов. Анализ органических соединений по функциональным группам называют функциональным анализом. [7-8]