2.Основы термохимии: закон Гесса и его следствия.

Термохимия изучает тепловые эффекты, которыми сопровождаются химические реакции. Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю. Закон Гесса: Тепловой эффект химической реакции не зависит от путей её протекания, т.е. от числа и характера промежуточных стадий, а зависит только от природы и состояния исходных веществ и продуктов реакций. Следствия закона Гесса: 1)Теплота, выделяющаяся при образовании вещества, равна теплоте, поглощаемой при разложении такого же его количества на составные части. 2)Тепловой эффект реакции равен сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. аА + вВ = сС + дД (а, в, с, д - стехиометрические коэффициенты) Н₂₉₈ = Σ Н₂₉₈f(продукты) - Σ Н₂₉₈f(исходные вещества). 3)Тепловой эффект реакции горения равен сумме энтальпий сгорания исходных веществ за вычетом суммы энтальпий сгорания продуктов с учетом стехиометрических коэффициентов. Н₂₉₈ = Σ Н₂₉₈f(сгоревшие исходные) - Σ Н₂₉₈f(продукты).

3.Тепловые эффекты процессов, термохимические уравнения.

Тепловым эффектом Q называют количество теплоты, которое поглощается или выделяется при полном, необратимом протекании реакции. Если в результате реакции теплота выделилась, то реакция экзотермическая. Если в результате реакции тепло поглощается, то реакция эндотермическая. Тепловые эффекты рассчитывают при стандартных условиях. Уравнение химической реакции, записанное с указанием его теплового эффекта, называют термохимическим уравнением. В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции (ΔН) записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение: 4NH₃(г) + 3O₂(г) → 2N₂(г) + 6H₂O(ж), ΔН=-1531 кДж. показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции. Данные уравнения имеют некоторые особенности: - указывается фазовое состояние, кроме очевидных случаев (полиморфная модификация веществ); - допускаются дробные коэффициенты перед веществами; - с термохимическими уравнениями можно производить алгебраические действия: складывать, вычитать, умножать и делить на одно и тоже число.

4.Энтропия и ее изменение при химических реакциях.

Мерой неупорядоченности частиц служит функция состояния энтропия (S). dS ≥ ( )/T - второй закон термодинамики, где где dS — приращение энтропии;  — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса. T* S ≥ U + P*V. Из последнего неравенства, энтропия является функцией внутренней энергии и объема. Если применить это выражение к изолированным системам (U=0;

V=0), то закон будет такой T*S ≥ 0. При Т>0, знак изменения энтропии является критерием направленности самопроизвольного процесса. Если S>0 S=S_max - процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении, т.е. термодинамически возможен. Если S<0 S=S_min - процесс самопроизвольно протекает в обратном направлении, прямой процесс невозможен. Если S=0 S=S_max - процесс самопроизвольно протекает и в прямом и в обратном направлении, т.е. термодинамическое равновесие.

В отличии от других функций состояния, у энтальпии можно определить абсолютное значение.

S= k*lnW , где k=R/N_{a -} постоянная Больцмана. W – вероятность, которая показывает число микросостояний системы, при помощи которых может реализоваться определённое микросостояние. С возрастанием энтропии протекают следующие процессы: -плавление; -испарение; -расширение газов; -растворение; -реакции протекающие с увеличением числа моль. Обратные реакции протекают с уменьшением энтропии. Энтропия любого вещества возрастает с увеличением температуры, а у газов – еще и с увеличением давления.

S⁰₂₉₈ – стандартная энтропия при стандартных условиях ∆S⁰₂₉₈= Σ_N ∆S⁰₂₉₈f(продукты) - Σ_N ∆S⁰₂₉₈f(исходные вещества)