3. Закон Гесса. Следствия из закона Гесса. Тепловые эффекты химических процессов и методы их вычисления. Стандартные энтальпии образования и сгорания веществ.

Независимость теплот изохорного и изобарного процессов от их пути подтверждается открытым опытным путем в 1840 г. российским химиком Германом Гессом закон (закон Гесса):

Тепловой эффект химических реакций зависит только от вида и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути перехода системы из начального в конечное состояние.

Следствия из закона Гесса. Три наиболее часто применяющихся следствия приведены ниже:

1. Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ.

ΔH = ΣΔH _{обр.конечн.} – ΣΔH _{обр.нач.}

2. Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий сгорания исходных веществ и продуктов реакции.

ΔH = ΣΔH _{сгор.нач.} – ΣΔH _{сгор.конечн.}

3. Энтальпия реакции образования вещества равна энтальпии реакции разложения его до исходных веществ с обратным знаком.

ΔH _обр. = –ΔH _раз.

Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов.

Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:

• Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Qv(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Qp(изобарный процесс).

• В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.

Использование взятых из справочной литературы величин стандартных энтальпий образования и сгорания позволяет производить расчет тепловых эффектов химических реакций. Такого рода расчеты базируются на использовании термохимических уравнений.

Термохимическое уравнение представляет собой уравнение химической реакции, в котором наряду с формулами веществ, участвующих в реакции, указан ее тепловой эффект.

Например: N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ – 91,88 кДж

В термодинамике положительными считаются тепловые эффекты эндотермических реакций (при этом система получает тепло из окружающей среды) и отрицательными тепловые эффекты экзотермических реакций (система отдает тепло окружающей среде).

Существует и термохимическая система измерения тепловых эффектов, в которой положительными считаются тепловые эффекты экзотермических реакций, а отрицательными эндотермических. В этом случае знак теплового эффекта определяется с точки зрения наблюдателя находящегося вне системы.

Термохимические уравнения могут складываться, вычитаться, умножаться и делиться как уравнения алгебраические. Это позволяет решать многие важные задачи вычисления тепловых эффектов различных реакций без их практического проведения. При такого рода расчетах широко используются следствия из закона Гесса.

При проведении расчетов большое значение имеют стандартные энтальпии образования сложных веществ. Это ΔH⁰ реакций образования 1 моль сложного вещества из простых веществ.

Значения стандартных энтальпий образования имеются в справочной литературе. Например: ΔH⁰ _обр.(NH₃ ) = - 45, 94 кДж/моль

Стандартные энтальпии образования простых веществ, устойчивых при данных условиях, принимаются равными 0.

Широкое применение имеют также стандартные энтальпии сгорания веществ. Это ΔH⁰ реакций сгорания 1 моля вещества до CO_2(г), H₂O_(ж) или других устойчивых в стандартных условиях соединений.

Значения стандартных энтальпий сгорания веществ также имеются в справочной литературе.

Например: ΔH⁰ _сгор.(С₂H₂ ) = - 1300 кДж/моль

Использование взятых из справочной литературы величин стандартных энтальпий образования и сгорания позволяет производить расчет тепловых эффектов химических реакций. Такого рода расчеты базируются на использовании термохимических уравнений.