Общая химия

Большое абсолютное значение ΔG°₂₉₈, найденное для рассматриваемой реакции, позволяет с достаточной вероятностью говорить о возможности протекания этой реакции в прямом направлении не только при стандартной температуре (25°C), но и при других температурах. В случае малых абсолютных значений ΔG°₂₉₈, а также для реакций, протекающих с изменением числа молекул уазов, такого заключения делать нельзя; в подобных случаях нужно знать зависимость ΔG° от температуры.

Пример 2. Вычислить ΔH°₂₉₈, тепловой эффект при 298 К и постоянном давлении ΔG°₂₉₈ реакции:

CuO + C = Cu + CO

Вычисление ΔH°₂₉₈ реакции. Находим в табл. 7 ΔH°_обрCuO(-162.0 кДж/моль) и СО (-110.5 кДж/моль) при 298 К и производим суммирование:

ΔH°₂₉₈ = -110,5 - (- 162,0) = 51,5 кДж

Таким образом

CuO + C = Cu + CO - 51,5 кДж

Полученное значение ΔH°₂₉₈ положительно, но мало по абсолютной величине. Поэтому оно не может служить критерием направления протекания реакции даже при невысоких температурах, тем более, что в рассматриваемом случае в результате реакции изменяется число молекул газов.

Вычисление ΔG°₂₉₈ реакции. Находим в табл. 7 ΔG°_обрCuO(-129.4 кДж/моль) и СО (-137.1 кДж/моль) при 298 К и производим суммирование:

ΔG°₂₉₈ = - 137,1 - (-129,4) = - 7,7 кДж

Полученное значение ΔG°₂₉₈ тоже мало по абсолютной величине, но отрицательно. Оно указывает на возможность протекания реакции в прямом направлении при стандартных условиях, по не дает оснований для выводов о ее направлении при условиях, отличающихся от стандартных.

В данном примере разные знаки ΔH°₂₉₈ и ΔG°₂₉₈ объясняются возрастанием в ходе реакции числа молекул газов и связанным с этим увеличением энтропии. Именно поэтому оказывается возможным самопроизвольное протекание эндотермической реакции восстановления меди.

Пример 3. Вычислить константу равновесия реакции:

NH₃ + HCl = NH₄Cl

Прежде всего определим ΔG°₂₉₈ реакции. Для этого находим в табл. 7 ΔG°₂₉₈ NH₃ (-16.7 кДж/моль), HCl (-94.8 кДж/моль) и NH₄Cl (-203.2 кДж/моль) при 298 К и производим суммирование:

ΔG°₂₉₈ = -203,2 -(-16,7 - 94,8) = -91,7 кДж

Теперь найденное значение ΔG°₂₉₈ подставляем в уравнение (см. стр. 193)

Получаем:

Отсюда

Большое значение найденной нами константы показывает, что при стандартной температуре равновесие

сильно смещено вправо; иначе говоря, при 25°C хлорид аммония — устойчивое соединение.

Глава VII. ВОДА, РАСТВОРЫ

69. Вода в природе.

Вода - весьма распространенное на Земле вещество. Почти 3/4 поверхности земного шара покрыты водой, образующей океаны, моря, реки и озера. Много воды находится в газообразном состоянии в виде паров в атмосфере; в виде огромных масс снега и льда лежит она круглый год на вершинах высоких гор и в полярных странах. В недрах земли также находится вода, пропитывающая почву и горные породы.

Природная вода не бывает совершенно чистой. Наиболее чистой является дождевая вода, но и она содержит незначительные количества различных примесей, которые захватывает из воздуха.

Количество примесей в пресных водах обычно лежит в пределах от 0,01 до 0,1%. Морская вода содержит 3,5% (масс.) растворенных веществ, главную массу которых составляет хлорид натрия (поваренная соль).

Вода, содержащая значительное количество солей кальция и магния, называется жесткой в отличие от мягкой воды, например дождевой. Жесткая вода дает мало пены с мылом, а на стенках котлов образует накипь. Подробнее о жесткости воды см. § 212.

Чтобы освободить природную воду от взвешенных в ней частиц, ее фильтруют сквозь слой пористого вещества, например, угли, обожженной глины и т. п. При фильтровании больших количеств воды пользуются фильтрами из песка и гравия. Фильтры задерживают также большую часть бактерий. Кроме того, для обеззараживания питьевой воды ее хлорируют; для полной стерилизации воды требуется не более 0,7 г хлора на 1 т воды.

Фильтрованием можно удалить из воды только нерастворимые примеси. Растворенные вещества удаляют из нее путем перегонки (дистилляции) или ионного обмена (см. § 212).

Вода имеет очень большое значение в жизни растений, животных и человека. Согласно современным представлениям, само происхождение жизни связывается с морем. Во всяком организме вода представляет собой среду, в которой протекают химические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организма; кроме того, она сама принимает участие в целом ряде биохимических реакций.

70. Физические свойства воды.

Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе ее из твердого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает. При нагревании воды от 0 до 4°C плотность ее также увеличивается.

- 198 -

При 4°C вода имеет максимальную плотность, и лишь при дальнейшем нагревании ее плотность уменьшается.