Закон ГессаТепловым эффектом химической реакции называют максимальное количество тепла, которое выделяется или поглощается в необратимом процессе при постоянном объеме или давлении. Раздел термодинамики, изучающий превращения энергии в химических реакциях, называется термохимией. Уравнение реакции, для которой указываются соответствующие изменения энтальпии, называются термохимическими. Химические реакции, при протекании которых во внешнюю среду выделяется теплота и происходит уменьшение энтальпии системы (Δ Нr < 0), называются экзотермическими. Реакции, в результате которых система поглощает теплоту извне и энтальпия возрастает (Δ Нr > 0), называются эндотермическими. Например, окисление глюкозы происходит с выделением большого количества теплоты Δ H = – 2800 кДж, т.е. этот процесс – экзотермический. Соответствующее термохимическое уравнение запишется в виде: С6Н12О6(к) + 6О2(г) = 6СО2(г) + 6Н2О(г), Δ Нr = – 2800 кДж В термохимических уравнениях указывают агрегатные состояния веществ: газообразное (г), жидкое (ж), кристаллическое (к), раствор (р). Для многих реакций изменение энтальпии можно рассчитать с помощью справочных таблиц стандартных энтальпий образования реагентов и продуктов этих реакций. На основе таких расчетов может быть предсказана энергетика без проведения эксперимента. Энтальпией образования ( Δ Hf) (formation – образование) соединения называют изменение энтальпии системы, сопровождающее образование 1 моль соединения из простых веществ. Энтальпии образования простых веществ принимают равными нулю. Если исходные вещества и продукты реакции находятся в стандартном состоянии (р = 1 атм = 105 Па, Т = 298 К), энтальпию образования называют стандартной, обозначают Δ Hf º, измеряют в килоджоулях на моль (кДж/моль); энтальпию реакции в стандартных условиях обозначают Δ Hr º. В 1840 г. Г.И. Гесс сформулировал закон: при постоянных давлении и температуре изменение энтальпии при образовании продуктов из данных реагентов не зависит от числа и вида реакций, в результате которых образуются эти продукты, а определяется начальным и конечным состоянием веществ. Закон Гесса рассматривают как следствие первого начала термодинамики. В термохимических расчетах чаще применяется следствие из закона Гесса: изменение энтальпии реакции равно алгебраической сумме энтальпий образования стехиометрического количества продуктов за вычетом алгебраической суммы энтальпий образования стехиометрического количества реагентов. Для реакции, представленной в общем виде ν AA + ν BB = ν CC + ν DD, следствие из закона Гесса запишется с помощью равенства: Δ Hr º = ν C Δ Hf º (C) + ν D Δ Hf º (D) − ν B Δ Hf º (B) − ν A Δ Hf º (A). Энтальпия сгорания ( Δ Hс º ). Для органических веществ не всегда удается определить энтальпию образования, для них определяют энтальпию сгорания. Энтальпией сгорания ( Δ Hс º ) называют тепловой эффект реакции окисления одного моля вещества до высшего оксида в стандартных условиях. Изменение энтальпии реакции равно алгебраической сумме энтальпий сгорания стехиометрического количества исходных веществ за вычетом алгебраической суммы энтальпий сгорания стехиометрического количества продуктов реакции. Δ Hr º = ν A Δ Hс º (A) + ν B Δ Hс º (B) – ν C Δ Hс º (C) – ν D Δ Hс º (D).
|
