Закон г.И. Гесса и его следствие

Закон Г.И.Гесса гласит: тепловой эффект химических реакций, протекающих при V,Т─const или Р,Т─const, не зависит от промежуточных стадий процесса, а определяется лишь начальным и конечным состоянием системы.

Из закона Гесса следует, что тепловой эффект химического процесса равен разности между суммами энтальпий образования продуктов реакции и исходных веществ:

Δ_rН = Σ ν ∙Δ_fН _{(продуктов реакции)} - Σ ν ∙Δ _fН _{(исходных веществ)}, (1.2)

где ν ─ стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Пример 1. 1. Вычислить тепловой эффект реакции образования двухкальциевого силиката (2СаО∙SiO₂) из соответствующих оксидов.

Решение.

Запишем уравнение химического процесса и под символами веществ укажем число моль веществ, участвующих в реакции

2 СаО _кр. + SiO_{2 кр.} → 2СаО∙SiO_{2 кр.}

2 моль 1 моль 1 моль

Уравнение (1.2), выражающее следствие закона Гесса, для данного процесса в стандартных условиях имеет вид:

Δ_rН⁰ = [1моль∙Δ_f Н⁰ (2СаО∙SiO₂ )]− [2моль∙Δ_fН⁰(СаО) +1моль∙Δ_f Н⁰ (SiO₂)]=

=[1моль∙ (− 2500 кДж/ моль) ] − [2моль∙ (− 635 кДж/ моль) +

1моль∙ ( − 911 ) кДж/ моль) ] = − 319 кДж

Значения Δ_f Н⁰ взяты из табл. 1.1.

Образование двухкальциевого силиката (2СаО∙SiO₂) из соответствующих оксидов является процессом экзотермическим.

Пример 1. 2. При термическом разложении 1 моль карбоната кальция поглощается 178 кДж. Какое количество теплоты необходимо для разложения 10 кг СаСО₃?

Решение.

Вычислим молярную массу СаСО₃ и найдём массу одного моль:

Мr(СаСО₃)=(40+12+16·3)=100; М (СаСО₃)=100 г/моль; m(1 моль)СаСО₃ = 100г.

10 кг СаСО₃ составляет 10000 г, или (10000 г : 100 г/моль) = 100 моль.

При разложении 1 моль поглощается 178 кДж теплоты, а при разложении 100 моль ─ 17800 кДж.

1. 2 Направленность химических процессов

Проблема принципиальной осуществимости процесса имеет большое значение для технологии, а тем самым, и для экономики. Для решения данной проблемы необходимо знать, возможен или невозможен данный химический процесс, а также, в каком направлении при заданных условиях он будет протекать самопроизвольно.

Самопроизвольными называются процессы, которые идут без внешнего воздействия. Химическая термодинамика вводит функции, определяющие направление самопроизвольного протекания процесса.

Если система изолированная (не обменивается с окружающей средой ни веществом, ни энергией), то в ней самопроизвольно протекают процессы в сторону увеличения её неупорядоченности. Примером таких процессов может служить распределение воздуха по всему объёму помещения, растворённых частиц по всему объёму раствора.

Мерой этой неупорядоченности является функция состояния системы, которую называют энтропией и обозначают S.

В изолированной системе самопроизвольные процессы протекают в сторону увеличения энтропии.