Изучив материал этой главы, студенты должны:
• Знать энергетическую характеристику химических реакций АН, закон Гесса, основные понятия кинетики реакций, сущность химического равновесия.
• Уметь рассчитывать АН реакции, константу скорости при изменении температуры, скорость реакции при данных концентрациях, определять направление обратимой реакции в данных условиях.
§ 3.1. ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Химические реакции сопровождаются разнообразными энергетическими явлениями. Во многих случаях реакции проводят специально для получения энергии - это сжигание газообразных и жидких углеводородов, угля, торфа, дров. Выделяющаяся при горении энергия используется как в виде теплоты (нагревание воды, отопление домов), так и в виде работы - движение транспорта по дорогам, в воде и воздухе, вращение электрогенераторов, перемещение горных пород с помощью направленных взрывов. Иногда используется и световая энергия горения (в случае перерывов в электроснабжении приходится зажигать свечи или керосиновые лампы).
Большое практическое значение имеет непосредственное преобразование энергии химической ре-
акции в электроэнергию. Этот процесс осуществляется в батарейках, которые работают в часах, мобильных телефонах, плеерах, калькуляторах, фотоаппаратах, фонариках. Энергия, необходимая для жизнедеятельности всех растений и животных, населяющих Землю, также вырабатывается в клетках в результате окисления органических веществ до углекислого газа и воды.
Во всех перечисленных случаях подразумеваются реакции, при которых выделяется энергия в виде теплоты или в других формах. Однако любые формы энергии в конце концов переходят в теплоту. Сошлемся на такое известное явление: когда забивают гвоздь, его шляпка нагревается, - это значит, что часть работы удара молотка переходит в теплоту. Поэтому энергетическую производительность реакции можно характеризовать ее тепловым эффектом, или просто теплотой.