Reageerivate ainete massi jäävuse seadus. Ainete massi jäävuse seadus

1748. aastal avastasid MV Lomonosov (Venemaa) ja 1789. aastal A. Lavoisier (Prantsusmaa) iseseisvalt ainete massi jäävuse seaduse keemilistes reaktsioonides. See seadus on sõnastatud järgmiselt:

Kõigi keemilises reaktsioonis osalevate ainete mass on võrdne kõigi reaktsioonisaaduste massiga.

CH 4 + O 2 \u003d CO 2 + H 2 O

Vastavalt massi jäävuse seadusele:

m(CH4)+ m(O2) = m(CO 2) + m(H2O),

kus m(CH4) ja m(O 2) - reageerinud metaani ja hapniku massid; m(CO 2) ja m(H 2 O) - massid süsinikdioksiid ja reaktsiooni tulemusena tekkis vesi.

Ainete massi säilimine keemilistes reaktsioonides on seletatav asjaoluga, et iga elemendi aatomite arv ei muutu enne ega pärast reaktsiooni. Keemilise reaktsiooni käigus toimub ainult aatomite ümberpaigutamine. Reaktsioonis, näiteks lähteainetes - CH4 ja O2 - ühinevad süsinikuaatomid vesinikuaatomitega ja hapnikuaatomid omavahel; reaktsioonisaaduste - CO 2 ja H 2 O - molekulides on nii süsinikuaatom kui vesinikuaatomid ühendatud hapnikuaatomitega. Lihtne on arvutada, et iga elemendi aatomite arvu säilitamiseks peaks sellesse reaktsiooni sisenema 1 molekul CH 4 ja 2 molekuli O 2 ning reaktsiooni tulemusena 1 molekul CO 2 ja 2 peaksid moodustuma H2O molekulid:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

See avaldis on võrrand keemiline reaktsioon või keemiline võrrand.

Reaktsioonivõrrandis ainete valemite ees olevaid numbreid nimetatakse koefitsiendid. Võrrandis on valemite O 2 ja H 2 O ees olevad koefitsiendid 2; koefitsiendid valemite CH 4 ja CO 2 ees on võrdsed 1-ga (neid tavaliselt üles ei kirjutata).

keemiline võrrand- see on keemilise reaktsiooni väljend, milles on kirjas lähteainete (reaktiivide) ja reaktsiooniproduktide valemid ning iga aine molekulide arvu näitavad koefitsiendid.

Kui reaktsiooniskeem on teada, siis tuleb keemilise võrrandi koostamiseks leida koefitsiendid.

Koostame näiteks reaktsioonivõrrandi, mida väljendab järgmine skeem:

Al + HCl \u003d AlCl 3 + H 2

Diagrammi vasakpoolses osas on aatomid ja osa HCl molekulist vahekorras 1:1; diagrammi paremal küljel on AlC1 3 molekuli koostises 3 klooriaatomit ja H 2 molekuli koostises 2 vesinikuaatomit. 3 ja 2 vähim ühiskordne on 6.

Kirjutame koefitsiendi "6" enne valemit HCl, koefitsiendi "2" - enne valemit AlC1 3 ja koefitsienti "3" - enne valemit H;

Al + 6HCl \u003d 2AlCl3 + 3H 2

Kuna nüüd on paremal pool 2 aatomit, kirjutame diagrammi vasakpoolsesse serva valemi Al ette koefitsiendi "2":

2Al + 6HC1 = 2AlC13 + 3H 2

Selle tulemusena oleme saanud selle reaktsiooni võrrandi. Keemilises võrrandis olevad koefitsiendid ei näita mitte ainult molekulide arvu, vaid ka lähteainete ja reaktsioonisaaduste moolide arvu. Näiteks näitab see võrrand, et reaktsiooni siseneb 2 mooli alumiiniumi Al ja 6 mooli ning reaktsiooni tulemusena tekib 2 mooli alumiiniumkloriidi AlC1 3 ja 3 mooli vesinikku H 2).

Tunni eesmärgid:

1. Tõesta ja sõnasta empiiriliselt ainete massi jäävuse seadus.
2. Esitage keemilise võrrandi mõiste keemilise reaktsiooni tingimusliku kirjena kasutades keemilised valemid.

Tunni tüüp: kombineeritud

Varustus: kaalud, keeduklaasid, uhmr ja nuia, portselanist tass, piirituslamp, tikud, magnet.

Reaktiivid: parafiin, CuSO lahused 4 , NaOH, HCl, fenoolftaleiin, raud ja väävli pulbrid.

Tundide ajal.

ma korralduslik etapp.

II. Eesmärkide seadmine.Sõnum tunni teema ja eesmärgi kohta.

III. Kodutööde kontrollimine.

Ülevaatusküsimused:

1. Mille poolest erinevad füüsikalised nähtused keemilistest?

2. Millised on rakendused füüsikalised nähtused sa tead?

3. Millised märgid näitavad, et keemiline reaktsioon on toimunud?

4. Mis on eksotermilised ja endotermilised reaktsioonid? Millised tingimused on nende tekkimiseks vajalikud?

5. Õpilased teatavad oma koduse katse tulemustest (nr 1,2 pärast §26)

Harjutus. Leia vaste

1 variant - keemilised nähtused, valik 2 – füüsiline:

1. sulav parafiin
2. Mädanevad taimejäätmed
3. Metalli sepistamine
4. Alkoholi põletamine
5. Puuviljamahla hapnemine
6. Suhkru lahustamine vees
7. mustamine vasktraat kui kaltsineerida
8. külmutav vesi
9. Hapupiim
10. härmatise teke

IV. Teadmiste tutvustus.

1. Ainete massi jäävuse seadus.

Probleemne küsimus:kas reagentide mass muutub võrreldes reaktsioonisaaduste massiga.

Näidiskatsed:

Õpetaja paneb kaks tassi kaalule:

a) üks värskelt sadestunud Cu(OH) 2 , teine ​​HCl lahusega; kaalub need, valab lahused ühte klaasi, asetab teise kõrvuti ja poisid märgivad, et raskuste tasakaal pole rikutud, kuigi reaktsioon on möödunud, mida tõendab sademe lahustumine;

b) samamoodi viiakse läbi ka neutraliseerimisreaktsioon - fenoolftaleiiniga värvitud leelisele lisatakse teisest klaasist hapet liig.

Videokatse:kütte vask.

Katse kirjeldus:Asetage 2 grammi purustatud vaske koonilisse kolbi. Kolb suletakse tihedalt korgiga ja kaalutakse. Pidage meeles kolvi massi. Kuumutage kolbi õrnalt 5 minutit ja jälgige toimuvaid muutusi. Lõpetage kuumutamine ja kui kolb on jahtunud, kaaluge see. Kolvi massi enne kuumutamist võrrelda kolvi massiga pärast kuumutamist.

Järeldus: Kolvi mass pärast kuumutamist ei muutunud.

Sõnastus massi säilitamise seadus:reaktsioonis osalenud ainete mass on võrdne tekkinud ainete massiga(õpilased kirjutavad sõnastuse vihikusse).

Massi jäävuse seadus avastas teoreetiliselt 1748. aastal ja selle kinnitas eksperimentaalselt 1756. aastal vene teadlane M.V. Lomonossov.

Prantsuse teadlane Antoine Lavoisier veenis 1789. aastal lõpuks teadusmaailma selle seaduse universaalsuses. Nii Lomonosov kui ka Lavoisier kasutasid oma katsetes väga täpseid kaalusid. Nad kuumutasid metalle (plii, tina ja elavhõbedat) suletud anumates ning kaalusid lähteaineid ja reaktsioonisaadusi.

2. Keemilised võrrandid.

Demokatse:Raua ja väävli segu kuumutamine.

Katse kirjeldus:Valmista uhmris segu 3,5 grammist Fe-st ja 2 grammist S-st. Kalla see segu portselantopsi ja kuumuta tugevalt põleti leegil, jälgides toimuvaid muutusi. Viige magnet moodustunud ainele.

Saadud aine – raud(II)sulfiid – erineb algsest segust. Ei rauda ega väävlit selles visuaalselt tuvastada ei saa. Magnetiga on neid võimatu eraldada. Toimunud on keemiline transformatsioon.

Keemilistes reaktsioonides osalevaid aineid nimetatakse reaktiivid.

Keemilise reaktsiooni tulemusena tekkinud uusi aineid nimetatakse tooted.

Kirjutame reaktsiooni diagrammi kujul:

raud + väävel → raud(II)sulfiid

keemiline võrrand- See on keemilise reaktsiooni tingimuslik kirje keemiliste valemite kaudu.

Kirjutame käimasoleva reaktsiooni keemilise võrrandi kujul:

Fe + S → FeS

Keemiliste võrrandite koostamise reeglid

(ekraanesitlus).

1. Võrrandi vasakusse serva kirjutage reaktsioonis osalevate ainete (reaktiivide) valemid. Seejärel pange nool.

a) N2 + H2 →

B) Al(OH)3 →

C) Mg + HCl →

D) CaO + HNO3 →

2. Paremale poolele (pärast noolt) kirjuta üles reaktsiooni tulemusena tekkinud ainete (produktide) valemid. Kõik valemid koostatakse vastavalt oksüdatsiooniastmele.

a) N2 + H2 → NH3

B) Al (OH) 3 → Al 2 O 3 + H 2 O

C) Mg + HCl → MgCl2 + H2

D) CaO + HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + H 2 O

3. Reaktsioonivõrrand koostatakse ainete massi jäävuse seaduse alusel, see tähendab, et vasakul ja paremal peab olema sama arv aatomeid. See saavutatakse koefitsientide asetamisega ainete valemite ette.

Algoritm koefitsientide paigutamiseks keemilise reaktsiooni võrrandisse.

2. Tehke kindlaks, millisel elemendil on muutuv aatomite arv, leidke N.O.K.

3. Lõhestatud N.O.K. indeksitel – saada koefitsiendid. Pange koefitsiendid valemite ette.

5. Parem on alustada O-aatomitest või mõnest muust mittemetallist (kui O ei ole mitme aine koostises).

A) N 2 + 3H 2 → 2NH 3 b) 2Al (OH) 3 → Al 2 O 3 + 3 H 2 O

C) Mg + 2HCl → MgCl 2 + H 2 d) CaO + 2HNO 3 → Ca(NO 3) 2 + H 2 O

v. Kodutöö.§ 27 (kuni reaktsiooniliikideni); Nr 1 pärast §27

VI. Õppetunni kokkuvõte. Õpilased sõnastavad tunni kohta järeldused.

11. õppetükis "" kursuselt " Keemia mannekeenidele» saame teada, kes ja millal avastas ainete massi jäävuse seaduse; tutvume keemiliste võrranditega ja õpime neisse koefitsiente õigesti paigutama.

Siiani, kui kaaluda keemilised reaktsioonid pöörasime neile tähelepanu kvaliteet poolel, st kuidas ja millistel tingimustel lähteained reaktsioonisaadusteks muudetakse. Kuid keemilistel nähtustel on ka teine ​​pool - kvantitatiivne.

Kas keemilises reaktsioonis osalevate ainete mass muutub? Sellele küsimusele vastust otsides otsis inglise teadlane R. Boyle juba 17. sajandil. viis läbi palju katseid plii kaltsineerimiseks suletud anumates. Pärast katsete lõppu avas ta anumad ja kaalus reaktsioonisaadused. Selle tulemusena jõudis Boyle järeldusele, et aine mass pärast reaktsiooni on suurem kui algse metalli mass. Ta selgitas seda sellega, et kinnitas metalli külge mingi "tulise aine".

R. Boyle’i katseid metallide kaltsineerimisel kordas vene teadlane M. V. Lomonosov aastal 1748. Ta viis raua kaltsineerimise läbi spetsiaalses kolvis (retortis) (joon. 56), mis oli hermeetiliselt suletud. Erinevalt Boyle'ist jättis ta pärast reaktsiooni repliigi suletuks. Retorti kaalumine pärast reaktsiooni näitas, et selle mass ei muutunud. See näitas, et kuigi metalli ja õhus sisalduva aine vahel oli toimunud keemiline reaktsioon, oli lähteainete masside summa võrdne reaktsioonisaaduse massiga.

M. V. Lomonosov lõpetas: " Kõik looduses toimuvad muutused on sellise seisundi olemus, et kui palju sellest, mis ühest kehast ära võetakse, nii palju lisandub teisele, nii et kui mõni asi kuskil väheneb, siis see teises kohas paljuneb.».

1789. aastal tõestas prantsuse keemik A. Lavoisier, et metallide kaltsineerimine on protsess nende interaktsioonis ühega koostisosadõhk - hapnik. M. V. Lomonosovi ja A. Lavoisier’ teoste põhjal koostati ainete massi jäävuse seadus keemilistes reaktsioonides.

Keemilises reaktsioonis osalenud ainete mass on võrdne reaktsiooni tulemusena tekkinud ainete massiga.

Keemilistes reaktsioonides ei kao aatomid jäljetult ega teki millestki. Nende arv jääb muutumatuks. Ja kuna neil on püsiv mass , siis jääb ka nende poolt moodustatud ainete mass muutumatuks.

Ainete massi jäävuse seadust saab katseliselt kontrollida. Selleks kasutage joonisel 57, a, b näidatud seadet. Selle põhiosa on kahe jalaga katseklaas. Ühes põlves valame lubjavett, teises - vasksulfaadi lahust. Tasakaalustame seadme kaalul ja seejärel segame mõlemad lahused ühes põlves. Samal ajal näeme, et sadestub uue aine sinine sade. Sademe tekkimine kinnitab keemilise reaktsiooni toimumist. Seadme mass jääb samaks. See tähendab, et keemilise reaktsiooni tulemusena ainete mass ei muutu.

Seadus on oluline kõige looduses toimuva õigeks mõistmiseks: miski ei saa jäljetult kaduda ega millestki tekkida.

Keemilisi reaktsioone saab esitada keemilise valemi keele abil. Keemilised elemendid esindavad keemilised sümbolid, ainete koostis kirjutatakse keemiliste valemite abil, keemilisi reaktsioone väljendatakse kasutades keemilised võrrandid, st nagu sõnad koosnevad tähtedest, koosnevad laused sõnadest.

Keemilise reaktsiooni võrrand (keemiline võrrand)- see on reaktsiooni tingimuslik kirje keemiliste valemite abilja märgid "+" ja "=".

Koostamisel tuleb järgida ka ainete massi jäävuse seadust keemilistes reaktsioonides keemiliste reaktsioonide võrrandid. Nagu matemaatilised võrrandid, keemiliste reaktsioonide võrrandites on vasak pool (kuhu on kirjutatud lähteainete valemid) ja parem pool (kuhu on kirjutatud reaktsiooniproduktide valemid). Näiteks (joonis 58):

Keemiliste reaktsioonide võrrandite kirjutamisel ühendab "+" (pluss) märk ainete valemid vasakul ja õiged osad võrrandid. Kuna ainete mass enne reaktsiooni on võrdne tekkinud ainete massiga, kasutatakse märki "=" (võrdne), mis ühendab võrrandi vasakut ja paremat poolt. Aatomite arvu võrdsustamiseks võrrandi vasakus ja paremas osas kasutatakse ainete valemite ees olevaid numbreid. Neid numbreid kutsutakse keemiliste võrrandite koefitsiendid ja näidata molekulide või valemiühikute arvu. Kuna 1 mool mis tahes ainet koosneb sama number struktuuriüksused(6,02 * 10 23), siis koefitsiendid näitavad ka iga aine keemilisi koguseid:

Keemiliste võrrandite kirjutamisel kasutatakse ka erimärke, näiteks märki "↓", mis näitab, et aine moodustab sademe.

Esitluste eelvaate kasutamiseks looge Google'i konto (konto) ja logige sisse: https://accounts.google.com

Slaidide pealdised:

Eelvaade:

Tunni teema: " Keemilised võrrandid. Ainete massi jäävuse seadus"

Tunni tüüp: Uute teadmiste avastamine

Tunni peamised eesmärgid:

1) Tutvustage õpilastele keemiliste reaktsioonide märke ja tingimusi

2) Tõestada ja sõnastada empiiriliselt aine massi jäävuse seadus

3) Esitage keemilise reaktsiooni tingliku kirjena keemiliste valemite abil keemilise võrrandi mõiste

4) Alustage keemiliste võrrandite kirjutamise oskuste kujundamist

Demonstratsiooni materjal ja varustus:kaalud, keeduklaasid, reaktiivid (CuSO 4, NaOH, HCl, CaCO 3 , fenoolftaleiin, Ba Cl 2, H2SO4 ), arvuti, projektor, ekraan, esitlus)

Tundide ajal

1. Enesemääramine selleks õppetegevused:

Sihtmärk:

Luua õppetegevuseks motivatsiooni, uuendades sisemisi motiive (saan ja tahan)

Määrake koos õpilastega tunni sisu

Organisatsioon haridusprotsess etapis 1

1. Nagu me juba teame, on keemia ainete teadus. Mida me ainete kohta juba teame? Kas sellest teadmisest piisab, et saaksime vastata kõigile meid huvitavatele küsimustele? Kas saame vastata küsimusele, kuidas toimuvad ainete muundumised? Millised on keemiliste reaktsioonide seadused? Mida arvate tänasest tunnist?
2. Õige! Täna läheme teiega imeline maailm keemilised transformatsioonid! Ja selles aitavad meid varem keemiatundides omandatud teadmised.

2. Teadmiste värskendamine ja individuaalse raskuse parandamine proovitoimingus:

Sihtmärk:

Vaadake üle eelmises õppetunnis käsitletud materjal

Korraldada sõltumatu täitmine proovile panna ja lahendada tekkinud raskused

Haridusprotsessi korraldamine 2. etapis

1. Varem saime teada, et kõik looduses toimuvad nähtused võib jagada kahte rühma. Mis need rühmad on? Meenutagem koos teiega, kuidas mõned nähtused erinevad teistest ja toome näiteid (slaid)

Üks õpilane tahvli juures täidab ülesande. Mäng "Tic-tac-toe". Peaksite märkima võidutee, mis koosneb ainult keemilistest nähtustest (slaid).

Mis on teine ​​sõna keemiliste nähtuste jaoks? (Keemilised reaktsioonid)

Kas me kõik teame keemilistest reaktsioonidest? (Mitte)

1. Tänases tunnis jätkame keemiliste reaktsioonide uurimist. Teen ettepaneku alustada oma teekonda keemiliste transformatsioonide maailma.
2. Nagu te täiesti õigesti märkisite, tunnusmärk keemilise reaktsiooni käik on uue aine moodustumine -reaktsiooniprodukt- omavad muid omadusi, mida neil ei olnudlähtematerjalid.
3. Millega kaasneb alati uue aine teke? (keemilise reaktsiooni tunnused)
4. Nüüd läheb meil jälle vaja varem omandatud teadmisi. Pidagem meeles, milliseid keemiliste reaktsioonide märke me juba teame ja proovime neid demonstreerida.

Õpetaja näitab koos õpilastega katseklaasides katseid. Õpilased nimetavad vaadeldud märke, mis ilmuvad slaidil samaaegselt.

Sademed (CuSO 4 ja NaOH)

Sademe lahustumine (Cu(OH) 2 ja HCl)

Värvuse muutus (NaOH ja fenoolftaleiin)

Gaaside eraldumine (CaCO 3 ja H2SO4)

Soojuse, valguse emissioon (põlemisreaktsioon)

1. Millise järelduse saame nähtu põhjal teha? (Keemilise reaktsiooni kulgu saab hinnata väliste märkide ilmnemise järgi).
2. Soovitan teil kajastada paberitükil ühte järgmistest keemilistest reaktsioonidest. Kirjeldage katseklaasis toimuvat kasutades keemilisi valemeid ja matemaatilisi sümboleid.
3. Vaatame teie sissekandeid, kaaluge saadud võimalusi. Miks on erinevad valikud?

3. Raskuse koha ja põhjuse väljaselgitamine ning tegevuse eesmärgi seadmine

Sihtmärk:

1. siduda katsetegevus õpilaste olemasolevate teadmiste, oskuste ja võimetega
2. leppida kokku tunni teema ja individuaalsed eesmärgid

Haridusprotsessi korraldamine etapis 3

1. 1) Vaatame, miks kõigil ei õnnestunud keemilist reaktsiooni registreerida? Mille poolest erines see ülesanne eelmistest?
2. 2) Mis on siis tänase tunni eesmärgid?
3. Kas teate rekordi nime, mis peegeldab keemilise reaktsiooni olemust?
4. Kuidas sõnastame tänase tunni teema?

4. Projekti koostamine raskustest väljumiseks

Sihtmärk:

1. luua õpilastele tingimused, et nad saaksid teha teadliku valiku eksperimendi teel uue teadmiste hankimise viisi kohta

Haridusprotsessi korraldamine 4. etapis

1. Seega saame keemilist reaktsiooni kirjeldada keemiliste valemite ja märkide abil, kui teame ühe aine teisenemise mehhanismi. Selle probleemi lahendamiseks teen ettepaneku teaduslik avastus! Ja selleks läheme kaugele 18. sajandisse, suure vene teadlase M. V. laborisse. Lomonossov (slaid), kes, nagu sina ja mina, oli hämmingus sama küsimuse ees: „Kuidas muutuvad ühed ained teisteks ja mis saab ainete massist? Kas lähteainete mass on võrdne reaktsioonisaaduste massiga?
2. Rääkige, kuidas saime varem uusi teadmisi? (Kasutasime õpikut, tabeleid, esitlusi jne.)
3. Kas uute teadmiste saamiseks on võimalik läbi viia eksperiment? (jah)

5. Ehitatud projekti elluviimine

Sihtmärk:

Uute teadmiste avastamiseks viige läbi eksperiment

Tehke tähelepanekutest kokkuvõte ja tehke esialgsed järeldused

Haridusprotsessi korraldamine 5. etapis

1. Teen ettepaneku viia läbi katse: (õpetaja kutsub õpilase laborilaua taha)
2. Panime kaalumisplatvormile kaks tassi – üks BaCl lahusega 2 , teine ​​lahendusega H 2 SO 4 . Märkige markeriga skaala noole asukoht. Sulandame lahused ühte klaasi ja paneme tühja selle kõrvale.
3. Kas reaktsioon kulges kahe lahuse ühendamisel? (jah)
4. Mis sellest annab tunnistust? (Valge sademe teke)
5. Kas instrumendi osuti näidud muutusid samal ajal? (Mitte)
6. Millise järelduse saame teha? Kas tekkivate reaktsioonisaaduste mass erineb lähteainete massist? (Mitte)
7. Sellele järeldusele jõudis ka Lomonosov, kes aastatel 1748–1756 tegi ära suure töö ja tõestas katseliselt, et ainete mass enne ja pärast reaktsiooni jääb muutumatuks. Tema katsed põhinesid metallide ja õhu hapniku vastasmõju reaktsioonil kaltsineerimise ajal. Nüüd vaatame sellist katset illustreerivat videot. (slaidivideo)

Poisid, millise järelduse saame nüüd teha? (Ainete mass enne reaktsiooni on võrdne ainete massiga pärast reaktsiooni)

See väide on ainete massi jäävuse seadus. (Formulatsioon slaidil). Nüüd saame selgitada, kuidas meie tänase tunni teema täielikult kõlab? (Keemilised võrrandid. Ainete massi jäävuse seadus)

Pöördume õpiku poole (lk 139) ja loeme ette ainete massi jäävuse seaduse sõnastust.

Mis juhtub ainetega keemilise reaktsiooni käigus? Kas moodustuvad uued aatomid keemilised elemendid? (Ei, neid ei moodustata. Toimub ainult nende ümberpaigutamine!)

Ja kui aatomite arv enne ja pärast reaktsiooni jääb muutumatuks, siis nende kogukaal on samuti muutumatu. Kontrollime selle järelduse paikapidavust, vaadates videot (slaidianimatsioon)

Nüüd, teades ainete massi jäävuse seadust, saame kajastada keemiliste reaktsioonide olemust, kasutades ühendite keemilisi valemeid.

Poisid, kuidas on tavaks kutsuda keemilise reaktsiooni tingimuslikku kirjet keemiliste valemite ja matemaatiliste märkide abil? (Keemiline võrrand) (slaid)

Proovime kirjeldada videos vaadatud katset vase kaltsineerimisega. (tahvli ääres olev õpilane kirjutab reaktsioonivõrrandi).

Võrrandi vasakule poolele paneme kirja lähteained (reageerinud ainete valemid). Millised ained interakteeruvad? (Vask ja hapnik). Nagu mäletame, asendatakse matemaatikas liit “JA” plussmärgiga (ühendame lähteained plussmärgiga) Paremal pool kirjutame üles reaktsiooniproduktid. (vask II oksiid). Panime osade vahele noole:

Cu + O 2 \u003d CuO

Nii lihtne ja ilus. kuid ... ei austa ainete massi jäävuse seadust. Kas seda täheldatakse aastal sel juhul? (Ei!) Kas ainete massid on võrdsed enne ja pärast reaktsiooni? (Mitte).

Mitu hapnikuaatomit on vasakul küljel? (2), aga paremal? (üks). Seetõttu peame enne vaskoksiidi valemit panema 2! - võrdsustada hapnikku.

Aga .. Nüüd on vase võrdsus rikutud. Ilmselgelt tuleb ka vase valemi ette panna 2.

Kas oleme võrdsustanud iga elemendi aatomite arvu vasakul ja paremal küljel? (Jah!)

Kas sa saavutasid võrdsuse? (jah)

Kuidas sellist plaati nimetatakse? (keemilise võrrandi järgi)

6. Esmane konsolideerimine hääldusega ajal väliskõne:

Sihtmärk:

Loo tingimused õpitava materjali fikseerimiseks väliskõnes

- Harjutame keemilise reaktsiooni võrrandite kirjutamist ja proovime koostada toimingute algoritmi. (tahvli ääres olev õpilane koostab keemilise reaktsiooni võrrandi)

1. Kirjutame vesiniku ja lämmastiku molekulist ammoniaagi moodustumise reaktsiooni.

1. Võrrandi vasakule poolele kirjutame üles reageerinud ainete (reaktiivide) valemid. Seejärel paneme noole:

H2 + N2 →

1. Paremal pool (pärast noolt) paneme kirja reaktsiooni tulemusena tekkinud ainete (produktide) valemid.

H2 + N2 → NH3

1. Reaktsioonivõrrand põhineb massi jäävuse seadusel.
2. Määrake, millises elemendis on muutuv aatomite arv? leidke vähim ühiskordne (LCM), jagage LCM indeksitega - saame koefitsiendid.
3. Panime ühendite valemite ette koefitsiendid.
4. Arvutame aatomite arvu ümber, vajadusel kordame samme.

3H2 + N2 → 2NH3

6. Iseseisev töö enesetestiga vastavalt standardile:

Sihtmärk:

Julgustage õpilasi ülesandeid ise täitma uus viis enesekontrolli tegevused.

Korraldage laste enesehindamine ülesande õigsuse kohta (vajadusel võimalike vigade parandamine)

Haridusprotsessi korraldamine 6. etapis

1. Kas olete valmis kätt proovima? Seejärel koostage oma võrrand vee moodustumise keemilise reaktsiooni kohta, asetades võrrandisse puuduvad koefitsiendid

(slaidi animatsioon) - näide vee tekkest.

(ekraanil kuvatakse algained - vesiniku molekul ja hapniku molekul, seejärel ilmub reaktsiooniprodukt - vee molekul)

Kontrollige (puuduvad koefitsiendid ilmuvad ekraanile reaktsioonivõrrandis)

Kellel on probleeme? Mis jääb selgusetuks?

7. Õppetegevuse kajastamine tunnis

Sihtmärk:

Parandage kõnes uued terminid (keemiline reaktsioon, keemiline võrrand) ja massi jäävuse seaduse sõnastus

Parandage tunnis lahendamata raskused tulevaste õppetegevuste suunaks

Hinda oma tegevust tunnis

Koordineeri kodutööd

Haridusprotsessi korraldamine etapis 7

Millest tänane õppetund rääkis? Mis oli tunni teema? Milliseid eesmärke oleme seadnud ja kas oleme need saavutanud?

Kus saame täna õpitut rakendada?

Millised raskused tekkisid? Kas teil õnnestus neist jagu saada?Mis jäi selgusetuks?

Kelle tööd tunnis esile tõstaksid? Kuidas hindate oma tööd?

Kodutöö:

Lk 27, näit. 1, 2. Harjutused kaartidel (järgmisel tunnil teevad õpilased ekraanil oleva standardslaidi järgi enesetesti).

Massi jäävuse seadus.

Keemilises reaktsioonis osalevate ainete mass on võrdne reaktsiooni tulemusena tekkinud ainete massiga.

Massi jäävuse seadus on üldise loodusseaduse – aine ja energia jäävuse seaduse – erijuhtum. Selle seaduse alusel saab keemilisi reaktsioone kuvada keemiliste võrrandite abil, kasutades ainete keemilisi valemeid ja stöhhiomeetrilisi koefitsiente, mis kajastavad reaktsioonis osalevate ainete suhtelisi koguseid (moolide arvu).

Näiteks metaani põlemisreaktsioon on kirjutatud järgmiselt:

Ainete massi jäävuse seadus

(M.V. Lomonosov, 1748; A. Lavoisier, 1789)

Kõigi keemilises reaktsioonis osalevate ainete mass on võrdne kõigi reaktsioonisaaduste massiga.

Aatomi-molekulaarteooria selgitab seda seadust järgmiselt: keemiliste reaktsioonide tulemusena aatomid ei kao ega teki, vaid need asetsevad ümber (st keemiline muundumine on aatomitevaheliste sidemete katkemise ja aatomite moodustumise protsess). teised, mille tulemusena algainete molekulidest saadakse reaktsiooniproduktide molekulid). Kuna aatomite arv enne ja pärast reaktsiooni jääb muutumatuks, ei tohiks muutuda ka nende kogumass. Massi all mõisteti aine hulka iseloomustavat suurust.

20. sajandi alguses vaadati massi jäävuse seaduse sõnastust ümber seoses relatiivsusteooria tulekuga (A. Einstein, 1905), mille kohaselt keha mass sõltub selle kiirusest ja kiirusest , seega ei iseloomusta mitte ainult aine hulka, vaid ka selle liikumist. Keha poolt vastuvõetav energia E on seotud selle massi suurenemisega m seosega E = m c 2, kus c on valguse kiirus. Seda suhet keemilistes reaktsioonides ei kasutata, kuna 1 kJ energia vastab massimuutusele ~10 -11 g ja m on vaevalt mõõdetav. AT tuumareaktsioonid, kus Е on ~10 6 korda suurem kui keemilistes reaktsioonides, tuleks arvestada m.

Massi jäävuse seadusest lähtuvalt on võimalik koostada keemiliste reaktsioonide võrrandeid ja kasutada neid arvutuste tegemiseks. See on kvantitatiivse keemilise analüüsi alus.

Kompositsiooni püsivuse seadus

koostise püsivuse seadus ( J.L. Proust, 1801 -1808.) - mis tahes konkreetne keemiliselt puhas ühend, sõltumata selle valmistamismeetodist, koosneb samast keemilised elemendid, ja nende masside suhted on konstantsed ja suhtelised arvud neid aatomid väljendatakse täisarvudena. See on üks põhiseadusi keemia.

Kompositsiooni püsivuse seadus ei kehti bertollid(muutuva koostisega ühendid). Kuid tavapäraselt registreeritakse paljude bertolliidide koostis lihtsuse huvides konstantsena. Näiteks kompositsioon raud(II)oksiid kirjutatakse kui FeO (täpsema valemi Fe 1-x O asemel).

Mitme suhte seadus

Mitme suhte seadus on üks stöhhiomeetriline seadused keemia: kui kaks ained (lihtne või keeruline) moodustavad omavahel rohkem kui ühe ühendi, siis on ühe aine massid teise aine sama massi kohta seotud täisarvud, tavaliselt väike.

Näited

1) Väljendatakse lämmastikoksiidide koostist (massiprotsentides). järgmised numbrid:

Jagades alumise rea numbrid 0,57-ga, näeme, et need on omavahel seotud kujul 1:2:3:4:5.

2) Kaltsiumkloriid moodustab veega 4 kristalne hüdraat, mille koostist väljendatakse valemitega: CaCl 2 H 2 O, CaCl 2 2H 2 O, CaCl 2 4H 2 O, CaCl 2 6H 2 O, st kõigis nendes ühendites on vee mass CaCl molekuli 2 kohta seotud kui 1:2:4:6.

Mahuliste suhete seadus

(Gay-Lussac, 1808)

"Keemilistesse reaktsioonidesse sisenevate gaaside mahud ja reaktsiooni tulemusena tekkivate gaaside mahud on omavahel seotud väikeste täisarvudena."

Tagajärg. Stöhhiomeetrilised koefitsiendid gaasiliste ainete molekulide keemiliste reaktsioonide võrrandites näitavad, millistes ruumalasuhetes gaasilised ained reageerivad või saadakse.

2CO + O 2  2CO 2

Kahe mahuosa süsinikmonooksiidi (II) oksüdeerimisel ühe mahuosa hapnikuga tekib 2 mahuosa süsinikdioksiidi, s.o. esialgse reaktsioonisegu mahtu vähendatakse 1 mahu võrra.

b) Ammoniaagi sünteesil elementidest:

n 2 + 3h 2  2nh 3

Üks kogus lämmastikku reageerib kolme mahuosa vesinikuga; sel juhul moodustub 2 mahtu ammoniaaki - esialgse gaasilise reaktsioonimassi maht väheneb 2 korda.

Klaiperoni-Mendelejevi võrrand

Kui kirjutame mis tahes gaasi massi jaoks kombineeritud gaasiseaduse, saame Claiperoni-Mendelejevi võrrandi:

kus m on gaasi mass; M on molekulmass; p - rõhk; V - maht; T - absoluutne temperatuur (°K); R on universaalne gaasikonstant (8,314 J / (mol K) või 0,082 l atm / (mol K)).

Konkreetse gaasi antud massi korral on m/M suhe konstantne, seega tuletatakse kombineeritud gaasiseadus Claiperoni-Mendelejevi võrrandist.

Kui suur maht võtab süsinikmonooksiidi (II) temperatuuril 17 ° C ja rõhul 250 kPa, mis kaalub 84 g?

CO moolide arv on:

 (CO) \u003d m (CO) / M (CO) \u003d 84 / 28 \u003d 3 mol

CO maht n.c. on

3 22,4 l = 67,2 l

Boyle-Mariotte ja Gay-Lussaci kombineeritud gaasiseadusest:

(P V) / T = (P 0 V 0) / T 2

V (CO) \u003d (P 0 T V 0) / (P T 0) \u003d (101,3 (273 + 17) 67,2) / (250 273) \u003d 28,93 l

Gaaside suhteline tihedus näitab, mitu korda on 1 mool ühte gaasi raskem (või kergem) kui 1 mool teist gaasi.

D A(B) = (B)  (A) = M (B) / M (A)

Gaasisegu keskmine molekulmass võrdub segu kogumassiga, mis on jagatud moolide koguarvuga:

M cf \u003d (m 1 + .... + m n) / ( 1 + .... +  n) \u003d (M 1 V 1 + .... M n V n) / ( 1 + .. .. +  n)

ENERGIASÄÄSTUSE SEADUS : isolatsioonis. süsteemi energia jääb konstantseks, võimalikud on vaid ühe energialiigi üleminekud teiseks. Energiasäästu termodünaamikas vastab seadus termodünaamika esimesele seadusele, mida väljendatakse võrrandiga Q \u003d DU + W, kus Q on süsteemile edastatud soojuse arv, DU on ext muutus. süsteemi energia, W on süsteemi tehtud töö. Energia jäävuse seaduse erijuhtum on Hesseni seadus.

Energia mõiste vaadati üle seoses relatiivsusteooria tulekuga (A. Einstein, 1905): koguenergia E on võrdeline massiga m ja on sellega seotud seosega E = mc2, kus c on valguse kiirus. Seetõttu saab massi väljendada energiaühikutes ja sõnastada üldisema massi ja energia jäävuse seaduse: isolüüris. Süsteemis on masside ja energia summa konstantne ning võimalikud on ainult teatud energiavormide rangelt ekvivalentsetes suhetes teisendused teisteks ning samaväärselt seotud massi ja energia muutused.

Ekvivalentide seadus

ained interakteeruvad üksteisega kogustes, mis on võrdelised nende ekvivalentidega. Mõne ülesande lahendamisel on mugavam kasutada selle seaduse teistsugust sõnastust: üksteisega reageerivate ainete massid (mahud) on võrdelised nende ekvivalentmasside (mahtudega).

ekvivalendid: keemilised elemendid ühinevad üksteisega rangelt määratletud kogustes, mis vastavad nende ekvivalentidele. Ekvivalentseaduse matemaatiline avaldis on järgmine vaade: kus m1 ja m2 on reageerivate või moodustunud ainete massid, m ekv (1) ja m ekv (2) on nende ainete ekvivalentmassid.

Näiteks: teatud kogus metalli, mille ekvivalentmass on 28 g/mol, tõrjub happest välja 0,7 liitrit vesinikku, mõõdetuna normaalsetes tingimustes. Määrake metalli mass. Lahendus: teades, et vesiniku ekvivalentmaht on 11,2 l / mol, on see proportsioon: 28 g metalli võrdub 11,2 l vesinikuga x g metalli võrdub 0,7 l vesinikuga. Siis x = 0,7 * 28 / 11,2 \u003d 1,75 g.

Ekvivalendi või ekvivalentmassi määramiseks ei ole vaja lähtuda selle kombinatsioonist vesinikuga. Neid saab määrata antud elemendi ühendi koostise järgi mis tahes muuga, mille ekvivalent on teada.

Näiteks: kui 5,6 g rauda ühendati väävliga, tekkis 8,8 g raudsulfiidi. Vajalik on leida raua ekvivalentmass ja selle ekvivalent, kui on teada, et väävli ekvivalentmass on 16 g/mol. Lahendus: ülesande tingimustest järeldub, et raudsulfiidis moodustab 5,6 g rauda 8,8-5,6 = 3,2 g väävlit. Ekvivalentseaduse kohaselt on interakteeruvate ainete massid võrdelised nende ekvivalentmassiga, see tähendab, et 5,6 g rauda võrdub 3,2 g väävli meq (Fe) võrdub 16 g/mol väävliga. Siit järeldub, et m3KB(Fe) = 5,6*16/3,2=28 g/mol. Raua ekvivalent on: 3 = meq(Fe)/M(Fe) = 28 g/mol: 56 g/mol = 1/2. Seetõttu on raua ekvivalent 1/2 mooli, see tähendab, et 1 mool rauda sisaldab 2 ekvivalenti.

Avogadro seadus

Seaduse tagajärjed

Avogadro seaduse esimene tagajärg: üks mool mis tahes gaasi samadel tingimustel hõivab sama mahu.

Eelkõige on tavatingimustes, st 0 ° C (273 K) ja 101,3 kPa juures, 1 mooli gaasi maht 22,4 liitrit. Seda ruumala nimetatakse gaasi molaarmahuks V m . Saate selle väärtuse ümber arvutada teistele temperatuuridele ja rõhkudele, kasutades Mendelejevi-Clapeyroni võrrandit:

.

Avogadro seaduse teine ​​tagajärg: esimese gaasi molaarmass on võrdne teise gaasi molaarmassi ja esimese gaasi suhtelise tiheduse korrutisega vastavalt teisele.

Sellel positsioonil oli keemia arengu jaoks suur tähtsus, kuna see võimaldab määrata gaasilise või aurulise olekusse ülemineku võimeliste kehade osakaalu. Kui läbi m tähistame keha osakaalu ja läbi d on selle erikaal auru olekus, siis suhe m / d peaks olema kõigi kehade jaoks konstantne. Kogemused on näidanud, et kõigi uuritud kehade puhul, mis lähevad auruks lagunemata, on see konstant 28,9, kui osakaalu määramisel lähtume õhu erikaalust ühikuna, kuid see konstant on võrdne 2-ga, kui võtta ühikuks vesiniku erikaal. Tähistab seda konstanti või, mis on sama, osalist ruumala, mis on ühine kõigile läbivatele aurudele ja gaasidele FROM, meil on seevastu valemist m = dC. Kuna auru erikaal on kergesti määratav, asendades väärtuse d valemis kuvatakse ka antud keha tundmatu osakaal.

Termokeemia

Keemilise reaktsiooni termiline mõju

Vikipeediast, vabast entsüklopeediast

Keemilise reaktsiooni või muutuse termiline mõju entalpia süsteem keemilise reaktsiooni toimumise tõttu - soojushulk, mis on seotud keemilise muutuja muutusega, mille võtab vastu süsteem, milles keemiline reaktsioon toimus ja reaktsiooniproduktid võtsid reagentide temperatuuri.

Selleks, et soojusefekt oleks suurus, mis sõltub ainult käimasoleva keemilise reaktsiooni olemusest, peavad olema täidetud järgmised tingimused:

Reaktsioon peab toimuma kas konstantse mahu juures K v (isohooriline protsess) või konstantsel rõhul K p( isobaarne protsess).

Süsteemis tööd ei tehta, välja arvatud laiendustööd, mis on võimalikud, kui P = const.

Kui reaktsioon viiakse läbi standardtingimustes T \u003d 298,15 K \u003d 25 ° C ja P \u003d 1 atm \u003d 101325 Pa, nimetatakse termilist efekti reaktsiooni standardseks termiliseks efektiks või reaktsiooni standardseks entalpiaks Δ H r O . Termokeemias arvutatakse reaktsiooni standardne termiline efekt standardsete moodustumise entalpiate abil.

Standardne moodustumise entalpia (standardne moodustumise soojus)

Standardne moodustumise soojuse all mõistetakse ühe mooli aine moodustumise reaktsiooni soojusefekti lihtsad ained, selle komponendid, mis on stabiilsed standardseisundid.

Näiteks moodustumise standardentalpia on 1 mol metaan alates süsinik ja vesinik võrdne reaktsiooni soojusega:

C (tv) + 2H 2 (g) \u003d CH4 (g) + 76 kJ/mol.

Standardne moodustumise entalpia on tähistatud Δ H fO . Siin tähistab indeks f kujunemist (haridust) ja läbikriipsutatud ringi, mis meenutab Plimsoli ketast - millele väärtus viitab standardne olek ained. Kirjanduses leitakse standardentalpia jaoks sageli teine ​​tähis - ΔH 298,15 0 , kus 0 näitab, et rõhk on võrdne ühe atmosfääriga (või, mõnevõrra täpsemalt, standardtingimustele ) ja 298,15 on temperatuur. Mõnikord kasutatakse indeksit 0 suuruste jaoks, mis on seotud puhas aine, sätestades, et sellega on võimalik määrata standardseid termodünaamilisi suurusi ainult siis, kui tegemist on puhta ainega, mis on valitud standardolekuks . Standardiks võib võtta ka näiteks aine oleku äärmiselt lahjendatud lahendus. "Plimsoli ketas" tähendab antud juhul aine tegelikku standardolekut, olenemata selle valikust.

Eeldatakse, et lihtainete moodustumise entalpia on null ja moodustumise entalpia nullväärtus viitab agregatsiooni olekule, mis on stabiilne temperatuuril T = 298 K. Näiteks jood kristallilises olekus Δ H I2(tv) 0 = 0 kJ/mol ja vedeliku jaoks jood Δ H I2(l)0 = 22 kJ/mol. Lihtainete moodustumise entalpiad standardtingimustes on nende peamised energiaomadused.

Mis tahes reaktsiooni termiline efekt leitakse kõigi produktide moodustumise soojuste summa ja kõigi selles reaktsioonis osalevate reagentide moodustumise soojuste summa vahena (järeldus Hessi seadus):

Δ H reaktsioonid O = ΣΔ H f O (tooted) - ΣΔ H f O (reaktiivid)

Termokeemilised mõjud võivad sisalduda keemilistes reaktsioonides. Keemilisi võrrandeid, milles on näidatud eraldunud või neeldunud soojuse hulk, nimetatakse termokeemilisteks võrranditeks. Reaktsioonidel, millega kaasneb soojuse eraldumine keskkonda, on negatiivne termiline efekt ja neid nimetatakse eksotermiline. Reaktsioonidel, millega kaasneb soojuse neeldumine, on positiivne termiline efekt ja neid nimetatakse endotermiline. Termiline efekt viitab tavaliselt ühele moolile reageerinud lähteainest, mille stöhhiomeetriline koefitsient on maksimaalne.

Sõltuvus temperatuurist termiline efekt reaktsiooni (entalpiad).

Reaktsiooni entalpia temperatuurisõltuvuse arvutamiseks on vaja teada molaari soojusmahtuvus reaktsioonis osalevad ained. Reaktsiooni entalpia muutus temperatuuri tõusuga T 1 kuni T 2 arvutatakse Kirchhoffi seaduse järgi (eeldatakse, et selles temperatuurivahemikus ei sõltu molaarsed soojusmahtuvused temperatuurist ja puudub faasimuutused):

Kui antud temperatuurivahemikus toimuvad faasimuutused, siis tuleb arvutamisel arvesse võtta vastavate teisenduste soojusi, samuti muutusi selliste ainete soojusmahtuvuse temperatuurisõltuvuses, mis on läbinud sellised muundumised:

kus ΔC p (T 1 ,T f) on soojusmahtuvuse muutus temperatuurivahemikus T 1 kuni faasisiirdetemperatuurini; ΔC p (T f ,T 2 ) on soojusmahtuvuse muutus temperatuurivahemikus faasisiirdetemperatuurist lõpptemperatuurini ja T f on faasisiirdetemperatuur.

Standardne põlemisentalpia

Standardne põlemisentalpia - Δ H Gor o, ühe mooli aine põlemise reaktsiooni termiline efekt hapnikus oksiidide moodustumisel kõrgeim aste oksüdatsioon. Mittesüttivate ainete põlemissoojus on null.

Standardne lahustumise entalpia

Standardne lahustumise entalpia – Δ H lahus, 1 mooli aine lahustamise protsessi termiline efekt lõpmatult suures koguses lahustis. Koosneb hävingu kuumusest kristallvõre ja soojust hüdratatsioon(või kuumus lahendamine mittevesilahuste jaoks), mis vabanevad lahusti molekulide interaktsiooni tulemusena lahustunud aine molekulide või ioonidega muutuva koostisega ühendite - hüdraatide (solvaatide) moodustumisel. Kristallvõre hävitamine on reeglina endotermiline protsess - Δ H resh > 0 ja ioonide hüdratsioon on eksotermiline, Δ H hüdra< 0. В зависимости от соотношения значений ΔH resh ja Δ H lahustumise hüdroentalpial võib olla nii positiivne kui negatiivne tähendus. Niisiis kristalli lahustumine kaaliumhüdroksiid millega kaasneb soojuse eraldumine

Δ H lahus KOH o \u003d Δ H resh o + Δ H hüdrK + o + Δ H hüdroOH −o = −59 kJ/mol

Hüdratatsiooni entalpia all - Δ H hüdr, viitab soojusele, mis eraldub 1 mooli ioonide üleminekul vaakumist lahusesse.

Standardne neutraliseerimise entalpia

Standardne neutraliseerimise entalpia - Δ H neutraalne tugevate hapete ja aluste interaktsiooni reaktsiooni entalpia suhtes 1 mooli vee moodustumisega standardtingimustes:

HCl + NaOH = NaCl + H2O

H + + OH - \u003d H 2 O, ΔH neutraalne ° \u003d -55,9 kJ / mol

Kontsentreeritud lahuste neutraliseerimise standardentalpia tugevad elektrolüüdid sõltub ioonide kontsentratsioonist, mis on tingitud ΔH hüdratatsiooni ° ioonide väärtuse muutumisest lahjendamisel.

Entalpia

Entalpia on aine omadus, mis näitab energia hulka, mida saab muundada soojuseks.

Entalpia on aine termodünaamiline omadus, mis näitab selle molekulaarstruktuuris talletatud energia taset. See tähendab, et kuigi ainel võib olla temperatuuri ja rõhu alusel energiat, ei saa seda kõike muuta soojuseks. Osa siseenergiast jääb alati ainesse ja säilitab selle molekulaarstruktuuri. osa kineetiline energia aine ei ole saadaval, kui selle temperatuur läheneb ümbritseva õhu temperatuurile. Seetõttu on entalpia energia hulk, mis on teatud temperatuuril ja rõhul saadaval soojuseks muundamiseks. Entalpia ühikud- Briti soojusüksus või džauli energia jaoks ja Btu/lbm või J/kg erienergia jaoks.

Entalpia suurus

Kogus entalpia ainet selle temperatuuri alusel. Antud temperatuur on teadlaste ja inseneride poolt arvutuste aluseks valitud väärtus. See on temperatuur, mille juures aine entalpia on null J. Teisisõnu, ainel puudub energia, mida saaks muundada soojuseks. See temperatuur kl erinevaid aineid erinev. Näiteks on see vee temperatuur kolmikpunkt (0 °C), lämmastik on –150 °C ning metaanil ja etaanil põhinevad külmutusagensid on –40 °C.

Kui aine temperatuur on antud temperatuurist kõrgem või muutub antud temperatuuril olek gaasiliseks, väljendatakse entalpiat positiivse arvuna. Ja vastupidi, temperatuuril alla antud aine entalpia väljendatakse negatiivse arvuna. Entalpiat kasutatakse arvutustes kahe oleku energiatasemete erinevuse määramiseks. See on vajalik seadmete seadistamiseks ja määramiseks koefitsient protsessi kasulikkus.

Entalpiat defineeritakse sageli kui aine koguenergia, kuna see on võrdne tema siseenergia (u) summaga antud olek koos tema võimega töö tehtud (pv). Kuid tegelikkuses entalpia ei näita täis energiat ained antud temperatuuril üle absoluutse nulli (-273°C). Seetõttu, selle asemel, et määratleda entalpia kui aine kogusoojus, on täpsem defineerida see aine saadaoleva energia koguhulgana, mida saab muundada soojuseks. H=U+pV

Sisemine energia

Keha siseenergia (tähistatud kui E või U) on molekuli molekulaarsete vastastikmõjude ja soojusliikumise energiate summa. Siseenergia on süsteemi oleku üheväärtuslik funktsioon. See tähendab, et kui süsteem on antud olekus, siis selle sisemine energia omandab sellele seisundile omase väärtuse, sõltumata süsteemi ajaloost. Järelikult on siseenergia muutus ühest olekust teise üleminekul alati võrdne selle väärtuste erinevusega lõpp- ja algolekus, olenemata sellest, millist teed mööda üleminek toimus.

Keha siseenergiat ei saa otseselt mõõta. Määrata saab ainult siseenergia muutust:

Kere külge kinnitatud soojust, mõõdetuna džauli

- Töö, mida keha teostab väliste jõudude vastu, mõõdetuna džaulides

See valem on matemaatiline avaldis termodünaamika esimene seadus

Sest kvaasistaatilised protsessid kehtib järgmine seos:

-temperatuuri, mõõdetuna kelvinid

-entroopia, mõõdetuna džaulides/kelvinites

-survet, mõõdetuna Pascalid

-keemiline potentsiaal

Osakeste arv süsteemis

Ideaalsed gaasid

Empiiriliselt tuletatud Joule'i seaduse kohaselt siseenergia ideaalne gaas sõltumata rõhust või mahust. Selle fakti põhjal võib saada ideaalse gaasi siseenergia muutuse avaldise. Definitsiooni järgi molaarne soojusmahtuvus konstantsel helitugevusel . Kuna ideaalse gaasi siseenergia on ainult temperatuuri funktsioon, siis

.

Sama valem kehtib ka mis tahes keha siseenergia muutuse arvutamisel, kuid ainult konstantse mahuga protsessides ( isohoorilised protsessid); sisse üldine juhtum C V (T,V) on nii temperatuuri kui ka mahu funktsioon.

Kui jätame tähelepanuta molaarse soojusmahtuvuse muutuse koos temperatuuri muutusega, saame:

Δ U = ν C V Δ T,

kus ν on aine kogus, Δ T- temperatuuri muutus.

AINE, KEHA, SÜSTEEMI SISEMNERGIA

(kreeka: ένέργια – tegevust, energiat). Sisemine energia on osa kogu keha energia (süsteemid tel): E = E k + E lk + U, kus E k - kineetiline energia makroskoopiline liigutused süsteemid, E lk - potentsiaalne energia, välise jõu olemasolu tõttu väljad(gravitatsiooniline, elektriline jne), U- sisemine energia. Sisemine energia ained, kehad, kehade süsteemid - funktsiooni osariigid, defineeritud kui aine, keha, süsteemi muutuva (vabanenud) sisemise oleku koguenergiavaru. protsessi keemiline reaktsioonid, soojusülekanne ja jõudlus tööd. Siseenergia komponendid: a) soojusenergia kineetiline energia tõenäosuslik osakeste liikumine (aatomid, molekulid, ioonid jne), mis moodustavad aine (keha, süsteem); b) osakeste potentsiaalne energia nende molekulidevahelisest poolest interaktsiooni; c) elektronide energia elektronkihtides, aatomites ja ioonides; d) tuumaenergia. Siseenergia ei ole seotud süsteemi oleku muutumise protsessiga. Mis tahes muutuste korral süsteemis jääb süsteemi siseenergia koos keskkonnaga konstantseks. See tähendab, et sisemine energia ei kao ega omanda. Samal ajal võib energia liikuda ühest süsteemiosast teise või muunduda ühest süsteemist vormid teisele. See on üks väljenditest seadus energia jäävus – termodünaamika esimene seadus. Osa sisemisest energiast saab muuta tööks. Seda siseenergia osa nimetatakse tasuta energiat - G. (AT keemilised ühendid nad kutsuvad seda keemiliseks potentsiaal). Ülejäänud siseenergiat, mida ei saa tööks muuta, nimetatakse seotud energiaks - W b .

Entroopia

Entroopia (alates kreeka keelἐντροπία - muutmine, muundumine) ümber loodusteadused- korratuse mõõt süsteemid, mis koosneb paljudest elemendid. Eelkõige sisse statistiline füüsika - mõõta tõenäosused mis tahes makroskoopilise oleku realiseerimine; sisse infoteooria- mis tahes kogemuse (testi) ebakindluse mõõt, millel võivad olla erinevad tulemused, ja seega ka arv teavet; sisse ajalooteadus, jaoks selgitused nähtus alternatiivajalugu (invariantsus ja varieeruvus ajalooline protsess).