Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti kimyo-metallurgiya fakulteti fizik kimyoviy tahlilning zamonaviy usullari fanidan mustaqil ish guruh: 41 20kt bajardi: ­­ tekshirdi: mavzu

NAVOIY DAVLAT KONCHILIK VA TEXNOLOGIYALAR UNIVERSITETI
KIMYO-METALLURGIYA FAKULTETI
FIZIK KIMYOVIY TAHLILNING ZAMONAVIY USULLARI fanidan

MUSTAQIL ISH

GURUH: 41 - 20KT
BAJARDI: ­­________________________
TEKSHIRDI: _______________________

MAVZU: Qaytar va qaytmas jarayonlar. Endotermik va ekzotermik effektlar.
REJA:

1.Termodinamik jarayonlar turlari.

2. Termodinamik potensiallar.
3. Erkin Energiya

Endotermik va boshqalar

Ko'pgina kimyoviy reaktsiyalar issiqlik, yorug'lik yoki tovush shaklida energiyani bo'shatadi. Ular ekzotermik reaktsiyalardir . Ekzotermik reaktsiyalar o'z-o'zidan paydo bo'lishi va tizimning yuqori tasodifiyligi yoki entropiyasiga (DS> 0) olib kelishi mumkin. Ular salbiy issiqlik oqimlari bilan ifodalanadi (atmosferaga issiqlik yo'qoladi) va entalpiya pasayadi (DH <0). Laboratoriyada ekzotermik reaktsiyalar issiqlik hosil qiladi yoki hatto portlovchi bo'lishi mumkin.
Davom etish uchun energiyani o'zlashtirishi kerak bo'lgan boshqa kimyoviy reaktsiyalar mavjud. Ular endotermik reaktsiyalardir . Endotermik reaktsiyalar o'z-o'zidan paydo bo'lmaydi. Bu reaktsiyalarni yuzaga chiqarish uchun ishlar qilinishi kerak. Endotermik reaktsiyalar energiyani so'raganda, reaktsiya vaqtida harorat tushishi aniqlanadi. Endotermik reaktsiyalar ijobiy issiqlik oqimlari (reaktsiyaga) va entalpiya o'sishining (+ DH) ta'siri bilan ifodalanadi. ndotermik va ekzotermik jarayonlarning misollar
Fotosintez - endotermik kimyoviy reaktsiyaga misol. Bu jarayonda o'simliklar karbonat angidrid va suvni glyukoza va kislorodga aylantirish uchun quyosh energiyasidan foydalanadilar. Ushbu reaktsiya ishlab chiqariladigan glyukozaning har bir kilogrammi uchun 15MJ energiyani (quyosh nurini) talab qiladi:
quyosh nuri + 6CO 2 (g) + H 2 O (1) = C 6 H 12 O 6 (oh) + 6O 2 (g)
Ekzotermik reaktsiyaga misol natriy va xlor aralashmasi bo'lib, stol tuzini hosil qilad Ushbu reaktsiya ishlab chiqariladigan har bir tuz eritmasi uchun 411 kJ energiya hosil qiladi:
Na (s) + 0.5Cl 2 (s) = NaCl (s)
Qilishingiz mumkin bo'lgan namoyishlar
Ko'pgina ekzotermik va endotermik reaktsiyalar toksik kimyoviy moddalarni, haddan tashqari issiqlik yoki sovuqni, yoki tarqoq bartaraf qilish usullarini o'z ichiga oladi. Tez ekzotermik reaktsiyaga misol, sizning qo'lingizda bo'lgan chang detarjanini bir oz suv bilan eritib turadi.
Oson endotermik reaktsiyaga misol, sizning qo'lingizda kaliy xloridi (tuzni almashtirish sifatida sotiladi) suv bilan to'ldiradi.
Ushbu endotermik va ekzotermik namoyishlar xavfsiz va qulaydir:
Qiziqarli ekzotermik reaktsiyalarni sinash uchun
Xavfsiz endotermik reaktsiya
Xavfsiz ekzotermik reaktsiya
Issiq muz - ekzotermik reaktsiya
Endotermik va boshqalar. Exothermic Comparison
Endotermik va ekzotermik reaktsiyalar o'rtasidagi farqlarning tezkorligi: Barcha kimyoviy reaksiyalarni ikkiga qaytar va qaytmas reaksiyalarga bo’lish mumkin. Faqat bir yo’nalishda boradigan reaksiyalar qaytmas reaksiyalar deyiladi. Reaksiya natijasida ko’p miqdorda issiqlik ajralib chiqsa, gaz modda, cho’kma yoki oz dissotsilanadigan moddalar hosil bo’lsa, bunday reaksiyalar amalda qaytmas bo’ladi:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O
Bir vaqtning o’zida ikki qarama-qarshi yo’nalishda boradigan reaksiyalar qaytar reaksiyalar deyiladi. Misol:
N2 + 3H2 « 2NH3
Reaksiya boshlangan paytda to’g’ri reaksiyaning tezligi katta, teskari reaksiyaning tezligi kichik bo’ladi. Vaqt o’tishi bilan to’g’ri reaksiyaning tezligi kamayib teskari reaksiyaning tezligi ortib boradi. Ma’lum vaqtdan so’ng har ikkala reaksiya tezliklari tezlashadi.
aA + bB « cC + dD Kimyoviy reaksiyalarning muvozanat konstantasi asosida izobarik izotermik potensial hisoblanishi mumkin.
D Go= - RT ln K
Ko’rinib turibdiki , D Go qiymati kichik bo’lishi uchun K katta qiymatga ega
bo’lishi kerak.Demak, muvozanat jarayonida mahsolotlarning muvozanat konsentrasiyalari ko’p bo’lsa izobar izotermik potensial kichik qiymatga ega bo’ladi. D Go ning musbat qiymatlariga muvozanat holatining dastlabki moddalarning konsentrasiyalari yuqori bo’lgan holati mos keladi.
Le-Shatele printsipi. Muvozanatda turgan sistemaga biror bir ta’sir ko’rsatilsa, muvozanat buziladi va ma’lum vaqtdan so’ng yangi muvozanat qaror topadi. Bu jarayon muvozanatning siljishi deyiladi.
Muvozanatni qay tarafga siljishini Le-Shatele printsipi aniqlab beradi: Muvozanatda turgan sistemaga biron-bir tashqi ta’sir ko’rsatilsa, muvozanat shu ta’sirni kamaytiruvchi reaktsiyaning borishi tarafga siljiydi.
N2 + 3H2 = 2NH3 DH < 0
Ushbu reaksiyada azot, vodorod kontsentrasiyalarining oshishi hamda ammiak kontsentrasiyasini kamayishi muvozanatni o’ngga ammiak hosil bo’lishi tarafga siljishiga olib keladi. Aksincha azot yoki vodorod kontsenrasiyasini kamaytirish hamda ammiak kontsentrasiyasini oshirish muvozanatni chap tarafga siljitadi.
Harorat oshganda muvozanat endotermik reaksiyaning borishi tarafga ya’ni ammiakning parchalanishi tarafga siljiydi. Bosim oshganda esa, muvozanat gaz modda molekulalari son kamayadigan tarafga ya’ni ammiak hosil bo’lishi tarafga siljiydi.
Kimyoviy reaksiyalarning mexanizmi
Ta’sirlashuvchi moddalarning tabiatiga va sharoitga ko’ra kimyoviy reaksiyalarda atomlar,molekulalar,radikallar va ionlar ishtirok etadi.
Erkin radikallar molekulalarning parchalanishidan hosil bo’lgan qismlardan iborat bo’ladi. Masalan, *OH( H2Omolekulasining qismi), *NH2 ( NH3 molekulasining qismi), *HS (H2S dan hosil bo’lgan), Erkin radikallarga erkin atomlar ham kiradi.
Erkin ragikallarning reaksion qobiliyati juda yuqori , lekin ular ishtirok etadigan reaksiyalarning aktivlanish energiyasi kichik(O-40 kJ/mol).
Erkin radikallar hosil bo’lishi qizdirish, yoritish, yadroviy nurlanish,mexanik ta’sirlar hamda elektr razryadlari ta’siri natijasida yuzaga keladi.
Ionlar ishtirokida ketadigan reaksiyalarning aktivlanish energiyasi 0-80 kJ/mol ni tashkil etadi.
Molekulalar ishtirokida ketadigan reaksiyalarning faollanish energiyasi juda yuqori bo’ladi.Masalan, HJ hosil bo’lish reaksiyasining aktivlanish energiyasi 150 kj/mol ga teng. endotermik reaktsiya Amalga oshirish uchun energiya atrofni issiqlik yoki radiatsiya shaklida yutishi kerak. Odatda, lekin har doim ham emas, ular atrofdagi haroratning pasayishi bilan tan olinishi mumkin; yoki aksincha, ular issiqlik manbaiga muhtoj, masalan, yonayotgan alanga natijasida.
Energiya yoki issiqlikni yutish - bu barcha endotermik reaktsiyalarning umumiy xususiyati; ularning tabiati, shuningdek, sodir bo'lgan o'zgarishlar juda xilma-xildir. Ular qancha issiqlikni yutishi kerak? Javob uning termodinamikasiga bog'liq: reaktsiya o'z-o'zidan paydo bo'ladigan harorat. Masalan, emblematik endotermik reaktsiyalardan biri bu holatning muzdan suyuq suvga o'zgarishi. Muz harorati taxminan 0ºC ga yetguncha issiqlikni yutishi kerak; bu haroratda uning erishi o'z-o'zidan paydo bo'ladi va muz to'liq erimaguncha so'riladi. Issiq joylarda, masalan, plyaj qirg'og'ida, harorat yuqori va shuning uchun muz issiqlikni tezroq qabul qiladi; ya'ni u tezroq eriydi. Muzliklarning erishi kiruvchi endotermik reaktsiyaga misol bo'la oladi.
Nima uchun bu shunday bo'ladi? Nega muz issiq qavat sifatida paydo bo'lishi mumkin emas? Javob ikkala holatdagi suv molekulalarining o'rtacha kinetik energiyasida va ularning o'zaro vodorod aloqalari orqali o'zaro ta'sirida.
Suyuq suvda uning molekulalari muzga qaraganda ko'proq harakat erkinligiga ega, bu erda ular kristallarida statsionar tebranadi. Harakatlanish uchun molekulalar energiyani shunday yutishi kerakki, ularning tebranishlari muzdagi kuchli yo'naltirilgan vodorod bog'lanishlarini uzib tashlasin.
Shu sababli muz eritish uchun issiqlikni yutadi. "Issiq muz" mavjud bo'lishi uchun 0ºS dan yuqori haroratda eritilishi uchun vodorod aloqalari g'ayritabiiy darajada kuchli bo'lishi kerak edi. Holatning o'zgarishi to'g'ri kimyoviy reaktsiya emas; Biroq, xuddi shu narsa sodir bo'ladi: mahsulot (suyuq suv) reaktivga (muzga) qaraganda yuqori energiyaga ega. Bu endotermik reaktsiya yoki jarayonning asosiy xarakteristikasi: reaktiv moddalarga qaraganda mahsulotlar baquvvatroq.
Bu to'g'ri bo'lsa-da, bu mahsulotlar beqaror bo'lishi kerak degani emas. U holda, endotermik reaktsiya har qanday harorat va bosim sharoitida o'z-o'zidan paydo bo'lishni to'xtatadi.
Quyidagi kimyoviy tenglamani ko'rib chiqing:
A + Q => B
Q qaerda odatda joule (J) yoki kaloriya (kal) birliklarida ifodalangan issiqlikni anglatadi. A B ga aylanish uchun issiqlik Q ni yutganda, bu endotermik reaktsiya deyiladi. Shunday qilib, B A ga qaraganda ko'proq energiyaga ega va uning o'zgarishiga erishish uchun etarli energiya yutishi kerak. Yuqoridagi diagrammada ko'rinib turibdiki, A B ga qaraganda kamroq energiyaga ega, A tomonidan so'rilgan issiqlik miqdori Q, u faollashuv energiyasini (binafsha rang cho'qqiga ko'tarish uchun zarur bo'lgan energiya) engib chiqadigan darajada. A va B orasidagi energiyaning farqi shundaki, reaksiya entalpiyasi, DH. Barcha endotermik reaktsiyalarda yuqoridagi diagramma umumiydir, chunki mahsulotlar reaktivlarga qaraganda ancha baquvvatroq. Shuning uchun ular orasidagi energiya farqi, DH, har doim ijobiy (H) bo'ladiMahsulot-HReaktiv > 0). Haqiqatan ham, ushbu energiya ehtiyojini ta'minlash uchun atrofdan issiqlik yoki energiyaning yutilishi bo'lishi kerak.
Va bunday iboralar qanday izohlanadi? Kimyoviy reaktsiyada aloqalar doimo yangilarini yaratish uchun uziladi. Ularni sindirish uchun energiyani yutish kerak; ya'ni bu endotermik qadamdir. Ayni paytda, bog'lanishlarning shakllanishi barqarorlikni anglatadi, shuning uchun bu ekzotermik qadamdir.
Agar hosil bo'lgan bog'lanishlar eski bog'lanishlarni uzish uchun zarur bo'lgan energiya miqdori bilan taqqoslanadigan barqarorlikni ta'minlamasa, bu endotermik reaktsiya. Shuning uchun reaktiv moddalar tarkibidagi eng barqaror bog'lanishlarning uzilishini rag'batlantirish uchun qo'shimcha energiya zarur.
Boshqa tomondan, ekzotermik reaktsiyalarda buning aksi bo'ladi: issiqlik ajralib chiqadi, DH esa <1 (manfiy). Bu erda mahsulotlar reaktiv moddalarga qaraganda ancha barqaror va A va B orasidagi diagramma shaklni o'zgartiradi; endi B A ning ostida, aktivizatsiya energiyasi esa pastroq.