Реферат по химии 9 класс

Обновлено: 02.07.2024

Смотрите и качайте готовые рефераты на тему "химия" бесплатно без регистрации. Воспользуйтесь поиском, чтобы найти рефераты по вашей теме. Банк готовых работ будет полезен студентам, которым нужны примеры написания работы

Не отобразилась форма расчета стоимости? Переходи по ссылке

Адсорбция — процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностны.

Распространенность в природе. Массовая доля фосфора в земной коре составляет 0,08%. Важнейшими минер.

Под прочностью понимают свойство полимерного материала сопротивляться разрушению под действием механ.

Реферат на тему «История открытия и развитие исследований соединений со стр.

Структура пирохлора имеют кубическую симметрии (пространственная группа FD3m) с общей стехиометрии A.

Реферат на тему «История открытия и развитие исследований соединений со стр.

Характерной чертой структуры всех слоистых перовскитов является наличие m октаэдрических слоев, прич.

Торий был выделен из черного силикатного минерала, известного в настоящее время как торит, и открыт .

Диизоцианаты чаще всего используются в производстве полиуретановых пен. Полиуретан используется в ря.

Реферат на тему «Автоматизация установки дегидрирования бутилена в бутадиен.

Бутадиеновые каучуки — продукт полимеризации бутадиена. При полимеризации молекулы бутадиена м.

Полиимиды представляют собой один из классов термостойких синтетических полимеров, в полимерных цепя.

Пластичные смазки использовались еще в XIV веке до н.э. египтянами для осей деревянных колесниц. Изг.

Абсорбция и десорбция — это два основных массообменных процесса, на которых базируется абсорбц.

Роль химии в системе современного научного знания определяется, во-первых, местом химической формы м.

Гетероциклические соединения — это соединения, молекула которых представляет собой циклы, сост.

При гниении органических веществ значительная часть содержащегося в них азота превращается в аммиак.

Развитие радиотехники, особенно микроэлектроники, разрешили достичь поразительных результатов в обла.

Реферат на тему «Изменения физиологических процессов в организме взрослого .

Никотин (C10H14N2) – это встречающийся в природе жидкий алкалоид. В наше время, а это начало 21 века.

Белки – высокомолекулярные природные полимеры, построенные из остатков аминокислот, соединенных амид.

Реферат на тему «Шведская модель определения эффективности методов зимней у.

Проблема выбора наиболее эффективных и экономичных противогололедных реагентов остро стоит во всем м.

Реферат на тему «Существуют ли безопасные и эффективные антигололедные реаг.

Каждую зиму перед администрацией российских городов встает вопрос об обеспечении безопасности как пе.

Очевидно, что современные антигололедные реагенты должны не только качественно выполнять свою миссию.

Реферат на тему «Зимний травматизм — как на него влияют противогололе.

В России, где зима длится чуть ли не большую часть года, травматизм из-за гололеда — действите.

Реферат на тему «Химические противогололедные реагенты — необходимост.

Дороги, по которым может передвигаться транспорт с высокой скоростью и при любых погодных условиях &.

Научная статья на тему «Противогололедный реагент Бишофит и последствия его.

Бишофит, рекламирующийся в том числе и как противогололедный реагент — природный минерал, осно.

Реферат на тему «Нужны ли в Санкт-Петербурге антигололедные реагенты? Итоги.

Зима 2015-2016 года выдалась экстремальной для Санкт-Петербурга. И дело тут не в низких температурах.

КАРБОНОВЫЕ КИСЛОТЫ — органические соединения, содержащие одну или несколько карбоксильных груп.

Атомистическая теория — современная теория строения вещества — зародилась еще в Древней .

Реферат на тему «Нефть – основное сырье для получения топлива и горюче – см.

Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозя.

История сохранила имена таких ученых, как Леонардо да Винчи и Блез Паскаль, которые проявили себя во.

Полимеры (греч. πολύ- — много; μέρος — часть) — неорганические и органические, аморфные и кристаллич.

Современная химия является одной из естественных наук и определяет собой систему отдельных дисциплин.

Реферат на тему «Причины появления грязи на улицах российских городов. Каку.

Жители многих российских городов, в числе которых Екатеринбург, Челябинск, Санкт-Петербург, страдают.

Реферат на тему «Как создавались противогололедные реагенты, применяемые в .

Москва — это самый северный город десятимиллионник в мире. Зима здесь длится более 4-х месяцев.

Реферат на тему «Грязь в городе — могут ли ее причиной быть реагенты .

Грязь на улицах — бич многих крупных российских городов. В чем же причина ее появления? Выдвиг.

Реферат на тему «Фрикционные противогололедные материалы — плюсы и ми.

Нередко можно услышать разговоры о том, что для борьбы с гололедом следует использовать не плавящие .

Нередко можно услышать разговоры о том, что противогололедные реагенты вызывают аллергию. Но следует.

Реферат на тему «Как влияют на обувь противогололедные материалы и их компо.

Все противогололедные реагенты, которые применяются на улицах российских городов, согласно ФЗ№7 от 1.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

ООО Учебный центр

Реферат по дисциплине:

Совина Галина Алексеевна

Реферат имеет строго определенную структуру:

Титульный лист (номер страницы не ставится) (см. Образец оформления титульного листа)

Содержание (с. 2)

Введение (с.3)

Неорганическая химия, сельское хозяйство и их задачи (с. 4)

Химизация сельского хозяйства (с. 5)

Защита растений (с.11)

Польза и вред от химизации (с. 12)

Заключение (с. 14)

Список литературы (с.15)

Земля как планета солнечной системы существует около 4,6 млрд. лет. Считают, что жизнь на ней зародилась 800—1000 тыс. лет назад. Ученые обнаружили следы деятельности первобытного человека, возраст которых оценивается 600—700 тыс. лет. Эра земледелия насчитывает всего лишь 17 тыс. лет.

За многомиллионные эпохи вода, воздух, а затем и живые организмы разрушали и измельчали каменные породы земной коры. Отмирая, живые организмы образовывали перегной или, как его называют ученые, гумус. Он смешивался с измельченной породой, склеивал и цементировал ее. Так зарождалась почва на нашей планете. Первая почва послужила основой развития последующих более крупных растений, которые, в свою очередь, способствовали новому ускоренному образованию гумуса. Еще с большим ускорением процесс почвообразования стал протекать с появлением животных, особенно населявших почвенный слой. Превращению органического вещества в гумус способствовали различного рода бактерии. Образование и распад органических веществ в почве считается главной причиной почвообразования.[3]

В реферате мы рассмотрим, какой вклад внесла химия (в частности неорганическая) в развитие сельского хозяйства, а также методы и средства: повышения урожайности (питание растений, улучшения структуры почвы, защита от болезней и вредителей), защиты животных от насекомых.

Неорганическая химия, сельское хозяйство и их задачи

Неорганическая химия — раздел химии, связанный с изучением строения, реакционной способности, свойств всех химических элементов и их неорганических соединений. Она охватывает все химические соединения, за исключением органических веществ (класса соединений, в которые входит углерод, за исключением нескольких простейших соединений, обычно относящихся к неорганическим). Различия между органическими и неорганическими соединениями, содержащими углерод, являются, по некоторым представлениям, произвольными. Неорганическая химия изучает химические элементы и образуемые ими простые и сложные вещества (кроме органических соединений). Обеспечивает создание материалов новейшей техники. Число, известных на 2013 г., неорганических веществ приближается к 500 тысячам.

Теоретическим фундаментом неорганической химии является периодический закон и основанная на нём периодическая система Д. И. Менделеева.

Исключительно большое значение химия имеет в сельском хозяйстве, которое использует минеральные удобрения, регуляторы роста растений, химические добавки и консерванты к кормам животных.

Сельское хозяйство — это отрасль экономики, направленная на обеспечение населения продовольствием, а также получение сырья для ряда других отраслей промышленности. Использование химических методов в сельском хозяйстве привело к возникновению ряда наук, например, агрохимии и биотехнологии. [2]

Химизация сельского хозяйства

Применение различных химических веществ, процессов и методов химического анализа в сельском хозяйстве называют химизацией .

Основная цель химизации сельского хозяйства — обеспечение роста производства, улучшение качества и продление сроков сохранности сельскохозяйственной продукции, повышение эффективности земледелия и животноводства.

Основные направления химизации сельского хозяйства:

Производство минеральных макро- и микроудобрений, а также кормовых фосфатов.

Внесение извести, гипса и других веществ для улучшения структуры почв.

Применение химических средств защиты растений: гербицидов, зооцидов и инсектицидов и т. д.

Использование в растениеводстве стимуляторов роста и плодоношения растений.

Разработка способов выращивания экологически чистой сельскохозяйственной продукции.

Повышение продуктивности животных с помощью стимуляторов роста, специальных кормовых добавок.

Производство и применение полимерных материалов для сельского хозяйства.

Производство материалов для средств малой механизации, использующихся в сельском хозяйстве.

Мы уделим внимание только пунктам а) –в), т.к. они связаны в большей степени с неорганической химией.

Общая классификация удобрений

В клетках растений содержится более 70 химических элементов – практически все, имеющиеся в почве. Но для нормального роста, развития и плодоношения необходимы лишь 16 из них. Элементы, поглощаемые растениями из воздуха и воды - кислород, углерод и водород. Элементы, поглощаемые растениями из почвы:

макроэлементы – азот, фосфор, калий, кальций, магний, сера; микроэлементы – молибден, медь, цинк, марганец, железо, бор, и кобальт.

Отдельным растениям для нормального роста и развития требуются и другие химические элементы. Например, натрий, кремний, алюминий, никель, кадмий, йод и др.

Наиболее полно потребности сельскохозяйственных культур в питательных элементах удовлетворяются при внесении в почву удобрений. Недаром их образно называют витаминами полей. Они содержат питательные элементы в связанном виде, т.е. в виде соединений. Растения поглощают эти соединения из почвы. Удобрения различаются по таким признакам:

а) по происхождению;

б) по действию на почву;

Схема классификации удобрений представлена на странице 7.

Органические удобрения – вещества растительного и животного происхождения. В первую очередь, это навоз, торф, компосты, птичий помет, городские отходы и отбросы пищевых производств. Сюда относят и зеленые удобрения (растения люпин, бобы). Внесенные в почву, эти удобрения под действием почвенных микроорганизмов разлагаются с образованием минеральных соединений азота, фосфора, калия и других питательных элементов.

Органоминеральные удобрения содержат органические и минеральные вещества. Их получают путем обработки аммиаком и фосфорной кислотой органических веществ (торфа, сланца, бурого угля и др.) или путем смешивания навоза или торфа с фосфорными удобрениями.

Бактериальные удобрения - препараты (азотобактерин, нитрагин почвенный), содержащие культуру микроорганизмов, поглощающих органические вещества почвы и удобрений и превращающих их в минеральные.

Минеральные удобрения – вещества неорганического происхождения. По действующему, питательному элементу минеральные удобрения подразделяют на макроудобрения: азотные, фосфорные, калийные и микроудобрения (борные, молибденовые и др.).

Для изготовления минеральных удобрений используют природное сырье (фосфориты, селитры и др.), а также побочные продукты и отходы некоторых отраслей промышленности. Например, сульфат аммония побочный продукт в коксохимии и производстве капрона. Минеральные удобрения получают в промышленности или механической обработкой неорганического сырья. Например, измельчением фосфоритов, или с помощью химических реакций. Выпускают твердые и жидкие минеральные удобрения.

По агрохимическому воздействию минеральные удобрения разделяют на прямые и косвенные. Прямые удобрения предназначаются для непосредственного питания растений. Они содержат азот, фосфор, калий, магний, серу, железо и микроэлементы (В, Мо, С u , Zn ). Подразделяются на простые и комплексные удобрения. Простые содержат один питательный элемент ( азот, фосфор, калий, молибден и др.). Комплексные удобрения содержат не менее двух питательных элементов. По характеру их производства они делятся на следующие группы:

Смешанные – получают механическим смешиванием различных готовых порошкообразных или гранулированных удобрений;

Сложносмешанные гранулированные удобрения – получают смешиванием порошкообразных готовых удобрений с введением в процессе смешивания жидких удобрений (жидкого аммиака, фосфорной кислоты, серной кислоты и др.);

Сложные удобрения – получают химической переработкой сырья в едином технологическом процессе.

Косвенные удобрения применяют для химического, физического, микробиологического воздействия на почву с целью улучшения условий использования удобрений. Например, для нейтрализации кислотности почв применяют молотые известняки, доломит, гашеную известь, для мелиорации солонцов – гипс, для кислования почв – гидросульфит натрия. М е л и о р а - ц и я (от лат. мелиорацио – улучшение) – это методы, посредством которых улучшают свойства почв. К ним относят гидротехнические, лесотехнические и химические методы.

Для растений на каждой стадии их развития наиболее благоприятные условия создаются при определенном составе почвенного раствора. Особое значение имеет реакция раствора, зависящая от концентрации в нем ионов водорода, т.е. кислотность почв. Кислотность почв – это один из важнейших показателей, характеризующих ее плодородие. Кислотность почвенного раствора обуславливается наличием в нем катионов Н + , а щелочность – анионов ОН - . В чистой воде содержится одинаковое количество катионов и анионов. С увеличением концентрации ионов Н + раствор становится кислотным, при повышении концентрации ОН - - щелочным.

Многие почвы России кислотные. Ионы водорода, когда они находятся в значительном избытке, вредны для растений не только сами по себе. В чрезмерно кислотных почвах резко снижается жизнедеятельность полезных микроорганизмов. Физические свойства таких почв неудовлетворительны, они плохо проницаемы для воздуха и воды. Улучшения свойств кислотных почв добиваются путем известкования, т.е. путем внесения в почву известковых материалов – гашеной извести Са(ОН) ₂ или известняка СаСО ₃ . Известкование улучшает деятельность клубеньковых и азотофиксирующих бактерий, структуру почв, их водный и воздушный режим, повышает ионообменную способность почвенных частиц, способствует развитию корневой системы растений. В связи с этим повышается на 30-40% эффективность применения минеральных удобрений. Культурные растения по-разному реагируют на кислотность почвы и известкование. Люцерна, капуста, клевер, свекла хорошо развиваются в нейтральной почве, поэтому хорошо отзываются на известкование. Пшеница, ячмень, кукуруза, горох, бобы, турнепс, брюква чувствуют себя хорошо при слабокислотной реакции и известковании. Рожь, гречиха, овес, тимофеевка переносят умеренную кислотность и положительно реагируют на высокие дозы извести. Картофель, лен, подсолнечник легко переносят умеренную кислотность и требуют известкования только на сильно- и среднекислотных почвах. Кроме известняков в качестве применяют известняковый туф, мергель, доломит, мел и др.[1]

Защита растений

Ежегодно из-за вредителей, сорняков и болезней в мире теряется до 24% урожая. Суммарный ущерб сельскому хозяйству ежегодно исчисляется в 70 млрд долларов.

Почему же сорняки наносят большой вред урожайности возделываемых культур? По сравнению с культурными растениями жизненная сила сорняков очень велика. Они активнее поглощают на почвы влагу и питательные вещества, затеняют поля, а их корни выделяют в почвенный раствор вредные для культурных растений вещества. Сорняки не только снижают урожай и ухудшают качество продукции, но иногда могут полностью загубить посевы. Во всем мире ежегодные потери зерна составляют 33 млн т, которых хватило бы на то, чтобы прокормить 150 млн человек в год. Не меньший урон, чем сорняки, культурным растениям наносят вредители и болезни. Достаточно сказать, что сельскохозяйственные культуры поражаются примерно 4 тыс. видов насекомых. Для борьбы с вредителями, сорняками и болезнями в нашей стране ежегодно выпускают более 500 тыс. т пестицидов. Их применение позволяет сберечь до сотни тысяч тонн урожая в год.

Рассмотрим классификацию пестицидом. По назначению пестициды делят на несколько видов. Для борьбы с вредными насекомыми применяют инсектициды, для излечения растений и почвы от грибковых заболеваний — фунгициды, для уничтожения сорняков — гербициды, для уничтожения вредных микроорганизмов — бактерициды, грызунов — зооциды. В марте 1940 г. швейцарский химик Пауль Мюллер получил 4.4-дихвордифснилтрихлорметилметан (ДДТ) и был за это удостоен Нобелевской премии. ДДТ — яд контактного и внутреннего действия. За последние 30 лет благодаря ДДТ более 1 млрд человек спасено от малярии. Однако исследования биосферы показали, что в настоящее время в природной среде продолжает циркулировать 1 млн т ДДТ, загрязняющего почву и растения, попадающего в организмы человека и животных. Такое огромное количество этого стойкого токсичного вещества осталось в биосфере из 1,5 млн т ДДТ. использованных много лет назад для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур.

Пестицид ДДТ токсичен (ядовит). Он очень накапливается в окружающей среде, жировых тканях животных и людей. Это вещество отрицательно влияет на нервную систему и обмен веществ у высших животных и человека, поэтому очень опасно. С 1970 г. применение ДДТ в сельском хозяйстве нашей страны запрещено. Многие другие государства приняли такие же решения, но до сих пор в жировой ткани животных, даже обитающих вдали от районов интенсивного земледелия (белые медведи, моржи и пингвины), находят ДДТ. Открытое через два года после ДДТ другое биологически активное вещество — гексахлорциклогексан С6Н6С16. или гексахлоран, или ггкеа тоже является стойким пестицидом, который может содержаться и пищевых продуктах. В связи с этим в нашей стране изъяты из употребления такие токсичные и особо стойкие препараты, как ДДТ, тиофос, гексахлоран, соединения мышьяка, меркаптофос и др. Благодаря этому средний уровень токсичности применяемых в сельском хозяйстве ядохимикатов снизился в 5 раз. Для сохранения собранного урожая применяют новые соединения, вызывающие у грызунов внутренние кровотечения. Эти вещества не опасны для людей и домашних животных. Феромоны - это химические средства внутривидовой сигнализации у животных, летучие вещества, выделяемые в окружающую среду. Различают феромоны половые, возбуждающие, успокаивающие, сбора, тревоги, следа. Первые применяются для борьбы с вредными насекомыми путем заманивания самцов в ловушки и дезориентации их в период спаривания. В качестве феромонов используют производные диклогексенкарбоновых кислот — сиглуры, медлуры, тримедлуры и другие вещества. [5]

Широкое применение пестицидов не только ведет к росту урожайности, увеличению производительности труда, рентабельности сельскохозяйственного производства, но и имеет отрицательные последствия:

1) гибель диких животных при обработке полей пестицидами;
2) массовое размножение вредителей после применения пестицидов;
3) появление вредителей, устойчивых к пестицидам.

Массовое размножение вредителей после применения пестицидов объясняется тем, что вместе с вредными насекомыми уничтожалось и последующее звено — хищные насекомые. Живая природа - это не пассивный объект нашего воздействия, она отвечает на него активной приспособительной реакцией. Этим объясняется появление вредителей, устойчивых к пестицидам, причем их количество увеличивается.

Однако отказаться сейчас от пестицидов человечество не может, но уменьшить их влияние на природу возможно, если использовать интегрированную систему борьбы с вредителями, включающую в себя следующие методы:

Карантинный метод включает комплекс мер, позволяющих предупредить распространение наиболее опасных вредителей.

Селекционным метод состоит в выведении сортов растений и пород животных, устойчивых к болезням и вредным насекомым .

Агротехнический метод включает приемы обработки почвы, введение севооборотов, соблюдение срока посевов и технологии уборки, строгое соблюдение научных рекомендаций применения пестицидов.

Химический метод непрерывно совершенствуется благодаря созданию новых пестицидом с высокой избирательностью действия и большой скоростью распада.

Физический способ заключается в том, что для борьбы с ночными насекомыми применяют оптические ловушки, представляющие собой лампы накаливания или ультрафиолетовые лампы; ультразвук оказывает подавляющее действие на микробов, отпугивает грызунов.

Биологический метод наиболее перспективен в экологическом отношении, поскольку не вызывает загрязнения окружающей среды. [5]

Наш дом – Земля. И мы должны его сохранить в чистоте и порядке. Чтобы в нем было уютно не только нам, людям, но всему живому, населяющему нашу планету.

Список литературы:

Как известно современным химикам, всякая жизнь на Земле невозможна без протекания химических реакций. Они происходят, когда живые существа питаются, спят, дышат. Они составляют основу создания и существования большинства современных предметов. Без химических реакций нашу планету не защищал бы озоновый слой, в недрах земли не скрывались бы полезные ископаемые, даже Солнце не светило бы. Поэтому химические реакции – одна из самых важных вещей на Земле, а их изучение – трудный, но очень полезный процесс.

Но охватить всю суть химических реакций в одном реферате невозможно. Можно лишь описать какую-то их сторону. Именно поэтому я и выбрала в качестве темы своего исследования, наверное, один из самых интересных и уж точно один из самых важных аспектов химических реакций – тепловой эффект.

Знание теплового эффекта нужно для многих технических расчетов. Например, зная тепловой эффект водорода и кислорода, можно построить реакцию этих веществ в нужных количествах и поднять в воздух целую космическую ракету и даже вывести ее на орбиту! В химической промышленности тепловые эффекты нужны для расчета количества теплоты для нагревания реакторов, в которых идут эндотермические реакции. В энергетике с помощью теплот сгорания топлива рассчитывают выработку тепловой энергии. Врачи-диетологи используют тепловые эффекты окисления пищевых продуктов в организме для составления правильных рационов питания не только для больных, но и для здоровых людей - спортсменов, работников различных профессий.[2]

Проще говоря, химические реакции, а вместе с ними и тепловой эффект, прочно вросли в современную жизнь человека и общества. Именно потому, что сейчас они являются неотъемлемой частью нашей жизни, и следует обратить внимание на эту тему. И именно поэтому эта тема взята мною за основу для моего реферата.
Глава первая. Основные понятия термодинамики.

В данной главе мы познакомимся с основными законами и понятиями термодинамики.

Термодинамические превращения подчиняются основным законам термодинамики – термодинамическим началам . Всего их 3, плюс примечание, называемое также нулевым началом термодинамики.

Первое начало термодинамики - закон сохранения энергии для термодинамических процессов. Он гласит:

Энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только переходит из одной формы в другую.

Энергия бывает разной. В физике рассматривают такие ее виды, как, например, потенциальная и кинетическая. В химии важнее внутренняя энергия веществ (энергия движения их молекул и атомов). Изменение внутренней энергии веществ в ходе х. р.[3] гораздо больше изменения их потенциальной и кинетической энергии. Поэтому при проведении лабораторных опытов мы не кидаемся пробирками с веществами для большего изменения их энергии (что нужно нам для проведения реакции), а используем другие способы. Часть внутренней энергии, связанная с движением электронов в атомах, называется химической энергией .

Кроме того, в х. р. важно знать тепловую энергию веществ. Так называют суммарную энергию атомов в молекуле и молекул в целом. Мерой тепловой энергии является температура тела. Кроме того, она зависит и от агрегатного состояния вещества, и от типа молекул. Тепловая энергия выделяется, например, когда химическая энергия исходных веществ в ходе х. р. больше, чем энергия продуктов.

Закон сохранения энергии для химических реакций гласит:

Тепловая энергия, выделившаяся в ходе х. р., равна изменению химической энергии.

Второе начало термодинамики имеет несколько различных, но в то же время эквивалентных формулировок.

1 — Постулат Клаузиуса. Процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких-либо других изменений в системе . Это явление называют рассеиванием, или диссипацией, энергии.

2 — Постулат Кельвина. Процесс, при котором работа переходит в теплоту без каких-либо других изменений в системе, является необратимым, то есть невозможно превратить в работу всю теплоту, взятую от источника с однородной температурой, не проводя других изменений в системе .

Третье начало термодинамики: Теорема Нернста: Энтропия любой системы при абсолютном нуле температуры всегда может быть принята равной нулю .

Энтропия (от греч. ἐντροπία — поворот, превращение) – в естественных науках — мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов.

В частности, в статистической физике — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния; в теории информации — мера неопределённости какого-либо опыта (испытания), который может иметь разные исходы, а значит и количество информации; в исторической науке, для инвариантности и вариативности исторического процесса.

Именно Клаузиус впервые ввел это слово в термодинамике в 1865 году. В термодинамике оно означает меру необратимого рассеивания энергии, меру отклонения реального процесса от идеального.

Существует также примечание к началам , или нулевой закон термодинамики .

Нулевое начало термодинамики гласит:

Для каждой изолированной термодинамической системы существует состояние термодинамического равновесия, которого она при фиксированных внешних условиях с течением времени самопроизвольно достигает.

При расчетах х. р. химикам важно знать эти законы.

Термодинамика содержит множество формул, описывающих преобразования энергии в ходе х. р., и все они подчиняются основным законам, речь о которых шла в данной главе. Существует еще не один закон, описывающий ход химических реакций. Один из таких законов – закон Гесса.

Глава вторая. Закон Гесса.

В отдельную статью выделяется закон термохимии, сформулированный русским химиком Германом Гессом в 1840 году. Этот закон является частным случаем первого начала термодинамики (применительно к х. р.)

Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях[4] , зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы). Например, окисление глюкозы в организме осуществляется по очень сложному многостадийному механизму, однако суммарный тепловой эффект всех стадий данного процесса равен теплоте сгорания глюкозы.[5]

Очень важны следствия из закона:

1. Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа).

2. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν).

3. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν).

Здесь следует рассказать подробнее о теплоте образования.

Теплота образования химического вещества – это тепловой эффект образования 1 моль этого вещества из простых веществ. Т. обр. обозначается символом ΔH_f . Если реакция экзотермическая, то ΔH_f 0. Причем при сильно эндотермических реакциях образовавшееся соединение часто оказывается нестабильным и распадается обратно на простые вещества. Теплоты образования веществ используют при расчете тепловых эффектов реакций, причем нужно знать как ΔH_f исходных веществ, так и ΔH_f продуктов реакции.

Теплота сгорания — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (Дж или кал на 1 кг, м³ или моль).

Таким образом, пользуясь табличными значениями теплот образования или сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины теплот образования и сгорания веществ обычно относятся к т.н. стандартным условиям.

Стандартные условия – стандартные физические условия, определяемые давлением 101325 Па (760 мм рт.ст.) и абсолютной температурой 273.15 К, при которых объем 1 моль идеального газа равен 0.022414 м 3 .

Для расчёта теплоты процесса, протекающего при иных условиях, необходимо использовать и другие законы термохимии, например, закон Кирхгофа, описывающий зависимость теплового эффекта реакции от температуры.

Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то ее (их) тепловой эффект равен нулю.[6]

Важность закона Гесса состоит в том, что можно просчитать тепловой эффект практически любой химической реакции, несмотря на то, как протекает реакция.

Глава третья. Тепловой эффект.

Ни одна химическая реакция не проходит без затрат или выделения определенного количества энергии, или тепла. Это происходит оттого, что в каждом веществе изначально присутствует некое количество энергии. Причем в разных веществах это количество разное.

На основе разницы между запасом энергии в исходных веществах и продуктах реакции выделяют два типа реакций.

Первый тип – реакции с выделением тепла, или экзотермические (от греч. экзо – наружу) реакции. К нему относятся реакции, в которых запас энергии исходных веществ больше, чем запас энергии продуктов реакции.

Реакции, в которых продукты имеют больший запас энергии, относят ко второму типу – реакции с поглощением тепла, или эндотермические(от греч. эндо – внутрь). Тепловой эффект, т. е. количество теплоты, выделившееся или поглощенное во время протекания реакции, обозначается символом Q и измеряется в килоджоулях (кДж). Мы называем это явление тепловым эффектом , хотя точнее было бы говорить об энергетическом эффекте реакции.

Химики изображают изменение энергии веществ в ходе протекания реакций с помощью так называемых энергетических кривых. Их изучению будет посвящена одна из глав моего реферата.

Следует обратить внимание на способ записи уравнений реакции, если в ходе их протекания учитывается тепловой эффект. Такие уравнения называются термохимическими и строятся с некоторым отличием от реакций, при проведении которых тепловой эффект не учитывается. Например:

Как видно из этих уравнений, при записи термохимического уравнения реакции нужно отмечать агрегатные состояния веществ, вступающих в реакцию, и ее продуктов. Это важно, так как при переходе из одного агрегатного состояния в другое вещество ВСЕГДА меняет свой запас энергии (см. уравнения). Также следует отметить, что при записи термохимического уравнения нужно отмечать, выделилась энергия или поглотилась, и в каких количествах. Тепловой эффект соответствует коэффициентам в уравнении. Причем тепловой эффект прямо пропорционален количеству вещества. То есть, чем больше исходных веществ мы возьмем, тем больше получим выделившейся или поглощенной энергии. При этом следует помнить, что в таком случае нужно взять больше ВСЕХ исходных веществ, иначе реакция протечет не полностью, и разницы в тепловом эффекте не будет.

Тепловой эффект зависит не только от количества реагирующих веществ и продуктов реакции и их природы, но и от внешних факторов, таких как температура и давление. При этом внешние факторы могут оставаться неизменными, тогда мы будем иметь дело с изобарными и изотермическими процессами.

Изотермический процесс — термодинамический процесс, происходящий в физической системе при постоянной температуре.

Также при проведении реакции в условиях одного из вышеуказанных процессов, мы можем говорить об энтальпии системы.

Энтальпия (также тепловая функция и теплосодержание) — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии (см. Глава первая) и числа частиц.

Знание тепловых эффектов химических реакций имеет большое практическое значение, как в химии, так и в других областях науки (например, физике и медицине). Так при проектировании промышленного реактора необходимо знать, сколько тепловой энергии должно затрачиваться или будет выделяться в ходе реакции за единицу времени. В первом случае необходимо предусмотреть приток энергии для поддержания реакции, например путем подогрева реактора. Во втором случае, наоборот, необходимо эффективно отводить излишек теплоты, иначе произойдет перегрев реактора со всеми вытекающими отсюда последствиями, вплоть до взрыва.