Доп. Материал к лекции №1 по термодинамике. Закон Гесса.

Закон Гесса – следствие 1-го закона термодинамики, применительно к химическим законам установлен ранее, чем был сформулирован 1-й закон термодинамики. В 1840 году русский ученый Г.Г. Гесс опытным путем установил, что

тепловой эффект процесса не зависит от пути процесса (промежуточных стадий), а определяется только начальным и конечным состояниями системы, т.е. состоянием исходных веществ и продуктов реакции.

Экспериментально тепловой эффект определяют в калориметрах (от слова калория) Калориметр – специальный прибор с минимальным теплообменом с окружающей средой (термос). Теплоты сгорания веществ измеряют в калориметрической бомбе. Это толстостенный, герметически закрывающийся металлический сосуд.

С_(гр.) + О_2(г.) = СО_2(г.) , ΔН₁ = -393,51 кДж/моль
СО_(г.) + ½О_2(г.)= СО_2(г.), ΔН₂ = -298,01 кДж/моль
С_(гр.) + ½О_2(г.)= СО_(г.) , ΔН₃– ?

Тепловой эффект последней реакции экспериментально определить нельзя, т.к. одновременно образуются СО и СО₂. Вычисляют теоретически, вычитая из 1-ой 2-ую реакцию.

С_(гр.) + О_2(г.) – СО_(г.) – ½О_2(г.)= СО_2(г.) – СО_2(г.), сокращаем и переносим – получаем уравнение № 3, ΔН₃ = ΔН₁– ΔН₂ = -393,51 – (- 298,01) = - 110,5 кДж/моль

Следствия закона Гесса

Т.о. определив опытным путем тепловые эффекты (энтальпии) для некоторых процессов, можно, пользуясь законом Гесса, вычислить тепловые эффекты (энтальпии) других процессов, связанных с первыми системой термохимических уравнений. Это важно при исследовании большинства химических реакций, происходящих в живых клетках.

На практике используют два следствия:

1-е следствие

Стандартная энтальпия реакции равна разнице между суммой стандартных энтальпий образования продуктов реакции и суммой стандартных энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

ΔH^о_р-ции.= Σ n ΔH^о_{298,обр.прод.}- Σ n ΔH^о_{298,обр.исх.}

2-е следствие

Стандартная энтальпия реакции равна разнице между суммой стандартных энтальпий сгорания исходных веществ реакции и суммой стандартных энтальпий сгорания продуктов с учетом стехиометрических коэффициентов.

ΔH^о_р-ции.= Σ n ΔH^о_{сгор.исх.}- Σ n ΔH^о_{сгор.прод.}

Стандартные энтальпии образования и сгорания известны для многих веществ и даны в таблицах.

Значение закона Гесса

1. Определив опытным путем тепловые эффекты (энтальпии) для некоторых процессов, можно, пользуясь законом Гесса, вычислить тепловые эффекты (энтальпии) других процессов, связанных с первыми системой термохимических уравнений. Это важно при исследовании большинства химических реакций, происходящих в живых клетках.

2. По закону Гесса можно определить тепловые эффекты таких реакций, которые или нереализуемы, или не могут быть проведены чисто, т.е. без побочных процессов.