新浪博客

键焓法估算生成焓

2010-10-13 11:44阅读:
键焓法估算生成焓
在缺少热效应实验数据情况下如何估算反应过程热?化学反应实质上是原子或原子团重新排列组合的过程,每一过程必然要涉及旧键的破裂和新键的形成,原则上看来,似乎可由键能数据直接估算反应热效应。但实际上,分子中除了成键的原子间存在着相互作用之外,非键合原子间的作用有时也不能忽略;此外,单纯从键能数据出发,也难以反映同素异构体解体时情况的差别。然而,在某些场合下,尤其是仅涉及由共价健形成的物质的气相反应,由键能数据进行估算,虽然粗略,却简便可行。故下面以“键焓法”估算为例作一简介,其它更深入的修正方法必要时可参阅有关专著。
键焓法的基本原理如下:
在标准态下,由单质直接生成化学计量系数 键焓法估算生成焓的化合物B的焓变即为该化合物 B 的标准生成焓 9.gif(B,298.15K)。也可以设想这一反应是先经由单质离解成气态原子,再由这些气态原子生成该化合物。前一过程为单质的原子化过程,后一过程为由化合物离解成单原子气体的逆过程。如下图所示:
t2-7-2.jpg
显然:
2-110.gif
(2-110)
定义:由单质形成化学计量系数 键焓法估算生成焓的气态原子 i 的焓变,称为“原子化焓”,以 15.gif(i)表示,脚注 at 意原子化。
例如 16.gif
有些物质的原子化焓尚难准确确定,但可以估出其合理值。定义原子化焓之后,ΔH1 可表示如下:
2-111.gif (2-111)

其中 15.gif项前系数 ni 为反应中所涉及单质i的原子数。 定义:一化学键破裂形成气态原子或基团时的焓变为“键焓”,以 17.gif(A-B,298.15K)表示
18.gif
其中A,B可以是原子或原子基团。若化合物中只含一个键,则键焓近似地等于使该键破裂所需的键能(ε)或离解能(D )。〔因 Δ(pV)的数值与 ε 对比常可忽略不计〕。若化合物中包含有两个或两个以上的单键,键能与离解能有所区别,键能是逐级离解能的平均值。例如:
H2O(g)→H(g)+OH(g) D1=502.1kJ·mol-1
OH(g)→H(g)+O(g) D2=423.4kJ·mol-1

H2O(g)→2H(g)+O(g) 19.gif

故键焓所反映的也只是平均结果。 当化合物中有二重键或三重键时,因每级离解时键的强度不一致,可以预期其键焓不是单键焓的二倍或三倍。如 17.gifCC,298.15K)=348kJ·mol-117.gifCC,298.15K)=613kJ·mol-1,而 17.gifCC,298.15K)=845kJ·mol-1
ΔH2 为由化合物离解成单原子气体的逆过程焓变,故可表示为;
2-112.gif (2-112)

式中 nj 为化合物中 j 类键或 A-B 键的数目,而 17.gif(A-B,298.15K)为 A-B 键的键焓。以式(2-111)和(2-112)结果代入式(2-110):
2-113.gif (2-113)

根据上式,可由原子化焓和键焓数据计算化合物的标准摩尔生成焓。

我的更多文章

下载客户端阅读体验更佳

APP专享