1. Внутренняя энергия и энтальпия системы. I закон термодинамики.

Химическая термодинамика изучает энергетические эффекты, сопровождающие химические процессы, а также возможность и направление самопроизвольного протекания процессов.

Системой называется тело или группа тел, находящихся во взаимодействии с окружающей средой и мысленно обособляемых от нее.

Внутренняя энергия – это такая форма энергии, скрытая в веществах и частично освобождающаяся при химических и некоторых физических процессах.

Для системы, неподверженной действию внешних сил и находящейся в состоянии макроскопического покоя, внутренняя энергия представляет собой полную энергию системы.

Внутренняя энергия вещества – это кинетическая и потенциальная энергия частиц, за вычетом потенциальной и кинетической энергии системы как целого.

Внутренняя энергия системы равна сумме кинетической энергии движения атомов, потенциальной энергии хранящейся в химических связях и гравитационной энергии системы

Внутренняя энергия системы зависит от природы вещества ее компонентов, массы и параметров состояния системы.

– первый закон термодинамики: Теплота, подведенная к системе, расходуется на изменения внутренней энергии системы и на совершение работы против внешних сил.

Изменение внутренней энергии определяется только начальным и конечным состояниями системы, то есть является функцией состояния системы.

Величина работы зависит от вида процесса и не является функцией состояния системы.

Теплота не является функцией состояния, но в различных процессах она связана с функциями состояния.

При изохорном процессе Вся подводимая теплота идет на изменение внутренней энергии системы.

В случае химической реакции, протекающей без изменения объема системы, изменение внутренней энергии равно взятому с обратным знаком тепловому эффекту этой реакции.

При изотермическом процессе

При адиабатном процессе , то есть работа совершается за счет убыли внутренне энергии системы.

При изобарном процессе

H=U+pv – энтальпия системы

Теплота расходуется на изменение энтальпии системы

Энтальпия характеризует энергетическое состояние вещества и включает энергию, затрачиваемую на преодоление внешнего давления, то есть на работу расширения.

Энтальпия определяет состояние системы и не зависит от того, каким путем это состояние достигнуто.

Энтальпия идеального газа зависит только от его абсолютной температуры и пропорциональна массе газа.

2. Тепловые эффекты химических реакций. Термохимические законы (Лавуазье-Лапласа, Гесса). Термохимические расчеты.

Термохимия – раздел химии, посвященный количественному изучению тепловых эффектов реакций.

Тепловой эффект химического процесса – изменение энтальпии, произошедшее при осуществлении этого процесса, отнесенное к одному молю вещества или одному молю эквивалентов вещества.

Величина теплового эффекта зависит от природы исходных веществ и продуктов реакции, их агрегатного состояния и температуры.

Два способа записи термохимических уравнений:

• Термодинамический ∆Н=-242 кДж

• Термохимический

Термохимия рассматривает, сколько энергии приобрела или отдала окружающая среда. Термодинамика указывает изменение энергии, происходящее в самой реакции.

Энтальпия – теплосодержание системы.

Экзотермические реакции – реакции с выделением теплоты.

Эндотермические – реакции, протекающие с поглощением теплоты.

Стандартным состоянием вещества называют такое его агрегатное состояние, которое наиболее устойчиво при стандартных условиях (т.е. обладает наименьшей энергией(энтальпией)).

Изменение энтальпии может характеризовать не только реакцию, но и химическое соединение, полученное в этой реакции.

Стандартная энтальпия образования одного моля соединения из простых веществ в их стандартных состояниях при стандартных условиях называется стандартной энтальпией образования данного соединения.

Закон Лавуазье-Лапласа: тепловой эффект прямой реакции равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком.

Закон Гесса: тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния реагирующих веществ, но не зависит от промежуточных стадий реакций, то есть от способа проведения процесса (при изобарном и изохорном процессах).

Следствие из закона Гесса: изменение энтальпии в ходе реакции равно сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрии этой реакции.

aA+bB=cC+dD

A, B – реагенты; C, D – продукты реакции; a, b, c, d – стехиометрические коэффициенты.

.