Следствия закона Гесса

Закон открыт русским химиком Г.И. Гессом в 1840 г.; он является частным случаем первого начала термодинамики применительно к химическим реакциям. Практическое значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет рассчитывать тепловые эффекты самых разнообразных химических процессов; для этого обычно используют ряд его следствий.

∙ Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа).

∙ Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм энтальпий (теплот) образования (Δ_fH) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

Δ_rН= Σ ν_iΔ_f H_{iпродуктов реакции} − Σ ν_iΔ_f H_{iисходных веществ} (2.2)

∙ Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (Δ_rН_c) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):

Δ_rН= Σ ν_iΔ_f H _{с,iисходных веществ} −Σ ν_iΔ_f H _с,_{iпродуктов реакции} (2.3)

Таким образом, пользуясь табличными значениями (табл. 3.1.) энтальпий сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины энтальпий образования и сгорания веществ обычно относятся к стандартным условиям.

38 Стандартная энтальпия образования сложного вещества.

- это такое кол-во тепловой энергии, которая необходима для образования 1 моля сложного вещ-ва из соответствующих простых в-в

39Тепловой эффект реакции

Термохимическое уравнение реакции – уравнение реакции, включающее тепловой эффект реакции, рассчитанный на количества вещества, задаваемые коэффициентами этого уравнения.

Тепловой эффект реакции зависит а) от агрегатных состояний исходных веществ и продуктов реакции, б) от температуры и в) от того, происходит ли химическое превращение при постоянном объеме или при постоянном давлении. Зависимость теплового эффекта реакции от агрегатного состояния веществ связана с тем, что процессы перехода из одного агрегатного состояния в другое (как и некоторые другие физические процессы) сопровождаются выделением или поглощением теплоты. Это также может быть выражено термохимическим уравнением. Пример – термохимическое уравнение конденсации водяного пара:

Н₂О_(г) = Н₂О_{(ж) ,} ∆_rH<0.

В термохимических уравнениях, а при необходимости и в обычных химических уравнениях, агрегатные состояния веществ указываются с помощью буквенных индексов: г) – газ, (ж) – жидкость, (т) или (кр) – твердое или кристаллическое вещество.

Зависимость теплового эффекта от температуры связана с различиями в теплоемкостяхисходных веществ и продуктов реакции. Так как в результате экзотермической реакции при постоянном давлении всегда увеличивается объем системы, то часть энергии уходит на совершение работы по увеличению объема, и выделяющаяся теплота будет меньше, чем в случае протекания той же реакции при постоянном объеме. Тепловые эффекты реакций обычно рассчитывают для реакций, протекающих при постоянном объеме при 298 К и постоянном давлении 10⁵ Па. Эти условия называются стандартными.

При выделении теплоты энтальпия системы уменьшается. Отсюда старое название этой величины: " теплосодержание".

Термохимические уравнения, записанные с использованием изменения энтальпии, называются термохимическими уравнениями в термодинамической форме. При этом приводится значение изменения энтальпии в стандартных условиях (298 К, 101,3 кПа), обозначаемое _rH^о. Например:

2Н_2(г) + О_2(г) = 2Н₂О_(г); _rH^о = – 484 кДж;

CaO_(кр) + H₂O_(ж) = Сa(OH)_2(кр); _rH^о= – 65 кДж.

Зависимость количества теплоты, выделяющейся в реакции (Q) от теплового эффекта реакции ( _rH^о) и количества вещества (n_Б) одного из участников реакции (вещества Б – исходного вещества или продукта реакции) выражается уравнением:

· _rH^о

(2.1)

Здесь  ν_Б – количество вещества Б, задаваемое коэффициентом перед формулой вещества Б в термохимическом уравнении.