молекулярная теплота горения

Молекулярная теплота горения

Молекулярная теплота горения — это выделяющееся при сгорании 1 моля вещества количество теплоты. В случае органических соединений молекулярная теплота горения — количество теплоты, выделяемая при сгорании в кислороде 1 моля вещества, при условии, что конечными продуктами горения являются углекислота, вода, сернистый ангидрид и так далее, а азот, галоиды выделяются в свободном виде.

Такое полное сгорание можно осуществить в бомбе Вертело при избытке кислорода. Следует различать молекулярную теплоту горения при постоянном объеме Hv или при постоянном давлении Hp. Если горение сопровождается увеличением объема, то при этом совершается работа, на которую тратится часть теплоты горения.

Закономерности относительно теплоты горения

Для ряда органических соединений, как, например, углеводы, молекулярная теплота горения при постоянных объеме и давлении равны. Для практических целей можно всегда принимать Hv = Hp. В настоящее время имеется громадный экспериментальный материал относительно теплоты горения различных органических соединений, позволяющий установить несколько общих закономерностей.

  1. Молекулярная теплота горения есть аддитивное (конечно, не абсолютно точно) свойство. Так, например, в одном и том же гомологическом ряду увеличение молекулы на одну группу СН2 обуславливает повышение молекулярной теплоты горения на 158,6 килокалорий, а потому теплоту горения членов гомологического ряда вполне можно представить в виде: Нр = А + n 158,6, где n — число групп СН2 в молекуле соединения.
  2. Молекулярная теплота горения изомерных соединений, имеющих сходные химические свойства, почти одинакова.
  3. Молекулярная теплота горения соединений, которые одинаковы по составу, но относятся к разным типам органических соединений (альдегиды, спирты, кислоты, эфиры), различна.
  4. Разности молекулярных теплот горения углеводородов и их галоидозамещенных почти одинаковы.

Эти общие закономерности дали повод к отысканию общих формул, которые позволяли бы вычислять по химической формуле соединения его молекулярную теплоту горения. Одна из таких попыток принадлежит Лему. В основном она сводится к тому, чтобы установить влияние на теплоту горения количества и характера химических связей. Предложение Лема и выведенные им формулы подверглись в свое время вполне обоснованной критике со стороны Ю. Томсена, указавшего ошибочность его схемы, поэтому и формулы его содержат систематические ошибки. Их следует рассматривать как приближенные, тем не менее в ряде случаев дающие хорошее приближение.

Уточнение формул для молекулярной теплоты горения

Дальнейшее уточнение формул для молекулярной теплоты горения было сделано Свентославским. Последний, имея в виду закон Гесса, рассматривает реакцию сгорания как бы протекающей в две стадии. Первая стадия состоит в разрывании связей в молекуле и поэтому сопровождается образованием свободных атомов, а последующая вторая стадия заключается в образовании из свободных атомов продуктов реакции. Формулы, выведенные Свентославским, дают хорошее совпадение с экспериментом. Начиная с 1920 года Фаянсом и другими авторами, этот метод расчета был уточнен на основании ряда исследований по энергии химических связей.