Энергия кристаллической решетки – это изменение внутренней энергии при "разборке" кристалла на исходные структурные единицы (для солей – ионы). Она не может быть измерена напрямую, но ее можно связать с другими энергетическими величинами, используя цикл Борна‑Габера, в основе которого лежит закон Гесса.

В приведенной ниже таблице представлены справочные термодинамические величины, которые Вам могут понадобиться при ответе на вопросы задачи.

1. Какие из перечисленных в таблице солей можно использовать для приготовления охлаждающих смесей? Какая из них наиболее эффективна для приготовления охлаждающей смеси? Дайте необходимые пояснения.

2. Для наиболее эффективной в приготовлении охлаждающей смеси соли оцените, на сколько градусов изменится температура при растворении 100 г ее в 1 л воды. Теплоемкость полученного раствора примите равной теплоемкости воды (4,2 Дж/(г×К)).

3. При каких значениях Δ_rG° процесс протекает самопроизвольно? Как Вы думаете, почему, несмотря на эндотермический эффект растворения солей в воде, они все же растворяются?

4. Запишите выражение, связывающее энтальпии растворения (Δ_раств.Н°), кристаллической решетки (Δ_кр.реш.Н°) и гидратации (Δ_гидр.Н°).

5. Используя данные энтальпий растворения безводного хлорида кальция и его гексагидрата, а также выражение, полученное Вами в пункте 4, попробуйте объяснить, почему энтальпии растворения этих веществ не только сильно различаются, но даже меняют знак.

6. Вычислите энтальпию реакции полной дегидратации гексагидрата хлорида кальция.

7. Используя цикл Борна‑Габера, найдите энтальпии (энергии) кристаллических решеток NaCl и CaCl₂.

8. Вычислите энтальпии гидратации солей, указанных в пункте 7.

Упрощенно схему его опытов можно представить так. Через кварцевую трубку внутренним диаметром 5 мм, соединенную с охлаждаемой ловушкой и вакуумным насосом, пропускают инертный газ, содержащий 10 % паров соединения Х, со скоростью 250 ^мл/_с. Давление газовой смеси на входе в трубку составляет 5 мм рт. ст., температура около ‑25 ^оС. Если в конце трубки предварительно нанести тонким слоем кольцо из металлической сурьмы, а узкий участок в начале трубки нагреть до 450 ^оС, то соединение Х разлагается, оставляя зеркало металла М на месте нагрева. Получающиеся при этом газообразные продукты током газа уносятся дальше и растворяют нанесенное ранее сурьмяное зеркало (нагреваемое до 100 ^оС), а в охлажденной ловушке конденсируется жидкость Y.

Проведение опытов Ф. Панета доказало возможность существования свободных радикалов в газовой фазе.

1. Установите формулу соединения Х и назовите его.

2. Какое время tдолжен прожить радикал в условиях описанного опыта, если расстояние между местом нагрева и исчезающим сурьмяным зеркалом составляет 30 см. Среднюю температуру газового потока между зеркалами примите равной 50 ^оС, а степень разложения Х – 10 %.

3. Считая, что с сурьмяным зеркалом реагирует лишь 10 % образующихся радикалов и зеркало расходуется не полностью, вычислите изменение массы трубки при пропускании паров соединения Х в течение 1 ч.

4. Как и во сколько раз изменится время t(см. пункт 2), если диаметр трубки увеличить до 15 мм при сохранении остальных параметров эксперимента?

5. Приведите одно – два уравнения наиболее вероятных реакций, в результате которых образующиеся свободные радикалы исчезают из газовой фазы.

6. Из каких компонентов может состоять жидкость Y, если ловушку охлаждать снегом с солью (-20^оС)?

7. Предложите химический способ удаления зеркал после опыта (уравнения реакций).

8. Какой наиболее современный и удобный метод детектирования свободных радикалов Вы знаете? Какое основное значение имеет детектирование свободных радикалов для органической химии?