33. Термохимические законы.

Существует 2 шкалы определения тепловых эффектов реакций:

1. Термохимическая – тепловой эффект экзотермической реакции является положительным и обозначаются +Q; тепловой эффект эндотермической реакции считается отрицательной и обозначается –Q.

Н₂ + I₂ = 2HI + 17 кДж; 2HI = H₂ + I₂ – 17 кДж

2. Термодинамическая (все наоборот) – тепловой эффект экзотермической реакции считается отрицательным и обозначается - Н, эндотермической реакции считается положительной и обозначается +Н.H₂ + I₂ = 2HI, Н – 17 кДж

Химическая термодинамика изучает взаимосвязь между изменением энергии системы и превращением вещества.

Н – функция состояния системы; - энтальпия (теплосодержание системы)

Н=U + pV, где U – внутренняя энергия системы (сумма потенциальной и кинетической энергии частиц, входящих в систему).

Термохимич.закон Лаваузе-Лапласа:

Тепловой эффект прямой реакции равен по знаку и противоположен по направлению тепл.эф. обратной химич. р-ции.

Термохимический закон Гесса":

Тепловой эффект химической реакции зависит лишь от начального и конечного состояния системы и не зависит от пути, по которому реакция осуществляется. Н =Н₁ + Н₂

C + O₂ = CO₂ - Н = 393,5 кДж/моль

I. C + ½O₂ = CO - Н₁ - 110,5 кДж/моль

II. CO + ½O₂ = CO₂ - Н₂ -283,0 кДж/моль

Важность этого закона состоит в том, что он позволяется теоритически рассчитывать величины тепловых эффектов тех стадий реакций, экспериментальное определение которых невозможно или затруднительно

Из закона Гесса вытекают два важных следствия:

1.Тепловой эффект химической реакции не зависит от времени ее протекания.

2. Тепловой эффект хим. Реакции равен разности между суммами энтальпий образования продуктов реакции и суммами энтальпий образования исходных веществ. (с учетом стехиометрических коэффициентов).

2А + 3В = Д + 2Р - Н; 2 ·Н_А + 3 · Н_В = 1 · Н_Д + 2 · Н_Р ; 2-1.

В химической термодинамике существует некое выражение:

G = Н -TS, где T – абсолютная температура; G – термодинамическая функция – энергия Гиббса; S – энтропия –

По изменению G судят о возможности или невозможности самопроизвольного протекания процесса. Если G<0, то самопроизвольный процесс в системе возможен. Если G>0, то самопроизвольный процесс в системе невозможен.

N₂ + 2H₂O NH₄NO₂ , G>0; NH₄NO₂ = N₂ + 2H₂O , G<0

34. Кислород, его физические и химические свойства. Биологическая роль.

В свободном виде кислород — газ без цвета, запаха и вкуса. 21% по объему.

Особенности строения молекулы О2: атмосферный кислород состоит из двухатомных молекул. Молекулярный кислород (газообразный и жидкий) — парамагнитное вещество, в каждой молекуле О2 имеется по 2 неспаренных электрона. Этот факт можно объяснить тем, что в молекуле на каждой из двух разрыхляющих орбиталей находится по одному неспаренному электрону. ММО

Физические и химические свойства: в свободном виде встречается в виде двух модификаций О2 («обычный» кислород) и О3 (озон).

Высокая прочность химической связи между атомами в молекуле О2 приводит к тому, что при комнатной температуре газообразный кислород химически довольно малоактивен.

Получение: сжижение воздуха, электролиз воды.

Химические св-ва:

1. С Ме. 3Fe+2O2=Fe3O4(окись, закись железа)( оксиды, перекиси)

2. С неМе:N2+O2=2NO

3. Cо сложными в-вами: 2NO+O2=2NO2

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2

SO2+O2=2SO3

При нагревании, даже небольшом, химическая активность кислорода резко возрастает. При поджигании он реагирует с взрывом с водородом, метаном, другими горючими газами.

Не взаимодействует с благородными газами, платиновыми ме( Os), с галогенами(F), золотом и серебром

Бинарные соединения кислорода, в которых степень окисления атомов кислорода равна –2, называют оксидами (прежнее название — окислы).

Кислород образует также соединения, в которых его степень окисления равна –1. Это — пероксиды (старое название — перекиси), например, пероксид водорода Н2О2, пероксид бария ВаО2, пероксид натрия Na2O2 и другие. В этих соединениях содержится пероксидная группировка — О — О —.

С активными щелочными металлами, например, с калием, кислород может образовывать также супероксиды, например, КО2 (супероксид калия), RbO2 (супероксид рубидия). В супероксидах степень окисления кислорода –1/2. Можно отметить, что часто формулы супероксидов записывают как К2О4, Rb2O4 и т.д.

С самым активным неметаллом фтором кислород образует соединения в положительных степенях окисления. Так, в соединении O2F2 степень окисления кислорода +1, а в соединении O2F — +2. Эти соединения принадлежат не к оксидам, а к фторидам.

Биологическая роль: Содержание кислорода в организме взрослого человека составляет около 62% от общей массы тела (43 кг на 70 кг массы тела).

Кислород входит в состав молекул множества веществ - от самых простых до сложных полимеров; наличие в организме и взаимодействие этих веществ обеспечивает существование жизни. Являясь составной частью молекулы воды, кислород участвует практически во всех биохимических процессах протекающих в организме.

Кислород незаменим, при его недостатке эффективным средством может быть только восстановление нормального снабжения организма кислородом. Даже кратковременное (несколько минут) прекращение поступления кислорода в организм может вызвать тяжелые нарушения его функций и последующую смерть.

Главной функцией молекулярного кислорода в организме является окисление различных соединений. Вместе с водородом кислород образует воду, содержание которой в организме взрослого человека в среднем составляет около 55-65%.

Кислород входит в состав белков, нуклеиновых кислот и других жизненно-необходимых компонентов организма. Кислород необходим для дыхания, окисления жиров, белков, углеводов, аминокислот, а также для многих других биохимических процессов.