Вопрос 5.Закон Гесса.Расчеты изменения стандартных энтальпий химических реакций и физико-химических превращений(растворение веществ,диссоциация кислот и основания) на основе закона Гесса.

Основной закон термохимии,открыт русским ученым Гессом в 1836 году.Читается так:

Тепловой эффект химической реакции не зависит от способа ее проведения, а зависит лишь от начального и конечного состояния реагирующих веществ.

Или в другом распространенном варианте:если химический процесс протекает в несколько стадий, то общий тепловой эффект равен алгебраической сумме тепловых эффектов отдельных, промежуточных стадий.

Представим себе, что имеется реакционная система, в которой вещества А и В превращаются в продукты C и D,согласно термохимическому уравнению: A+B=C+D, дельта H⁰реакции(изменение энтальпии этой реакции)

ΔH=ΔH_конечн-ΔН_исх

ΔН=(cΔH_C+dΔH_D)-(aΔH_A+bΔH_B)

Продукты реакции C и D можно получить прямо непосредственно из из исходных веществ А и В,минуя какие-либо промежуточные стадии.Тепловой эффект при этом способе превращения будет равен Q⁰реакции=-ΔН⁰реакции.

Получить те же самые продукты С и D можно через образование каких-либо промежуточных веществ.Причем каждая стадия будет характеризоваться своим тепловым эффектом или изменением энтальпии.(дельтаН1,дельтаН2,дельтаН3 и т.д.соответственно для каждого пути процесса.)

Конечный итог энергетических изменений процесса равен алгебраической сумме изменения энтальпий промежуточных стадий.

Примером может служить окисление жедеза:

2Feкр+1,5 O2газ=Fe2O3кр+821,3кДж

Проведем этот процесс по стадиям.Вначале окислим железо до оксида(II) согласно уравнению:

Iстадия: 2Fe кр.+O2 газ=2FeO кр+2*263,7кДж

С тепловым эффектом 2*263,7кДж,а затем докислим оксид железа (II) по второй стадии до оксида(III) согласно уравнения:

IIстадия: FeOкр+0,5O2газ=Ау2Щ3кр+293,9кДж

В которой выделится 293,9кДж.Складывая уравнения первой и второй стадии получим:

2Feкр+1,5O2газ=Fe2O3кр+821,3кДж

Суммарный тепловой эффект этих стадий также равен 821,3кДж,как если бы проыодить процесс без промежуточных стадий.

Рассчет.

ΔHконечн-ΔНисх

Следствия закона Гесса

1 следствие

Тепловой эффект химической реакции равен разности между суммами теплот (энтальпий) образования продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении.

Тепловой эффект реакции:

bB + dD =lL + mM

рассчитывается по уравнению

ΔН1 = lΔfHL + mΔfHM – dΔfHD - bΔfHB

Для термохимических расчетов используют стандартные энтальпии образования веществ ΔfH0 – это изменение энтальпии в процессе образования 1 моля соединения в стандартном состоянии из простых веществ, тоже находящихся в стандартном состоянии в устойчивых формах и модификациях.

Стандартные энтальпии образования простых веществ, устойчивых в стандартных условиях, условно принимаются равными нулю.

Стандартные энтальпии образования веществ приведены в справочниках термодинамических величин и известны примерно для 8000 тысяч веществ, что позволяет расчетным путем установить тепловой эффект любого процесса.

2 следствие

Важно для реакций, протекающих с участием органических веществ.

Тепловой эффект реакции равен разности между суммами теплот (энтальпий) сгорания исходных веществ и продуктов реакции с учетом стехиометрических коэффициентов в уравнении реакции.

Теплота (энтальпия) сгорания – это тепловой эффект сгорания 1 моль органического вещества до СО2 и Н2О. Остальные продукты определяются конкретно для каждого случая.