(Гесс Герман Иванович (7.VIII 1802 - 12.XII 1850))

Русский химик и технолог, академик Петербургской АН (с 1830 г.). Один из основоположников термохимии. Открыл (1840г.) основной закон термохимии - закон постоянства количества тепла, по которому тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояний реагирующих веществ, а не от количества стадий процесса (закон Гесса).

(Тепловой эффект химической реакции, протекающей при постоянном давлении или постоянном объеме, не зависит от пути реакции, а определяется только состоянием реагентов и продуктов реакции).

тепловой эффект

Теплота образования вещества – тепловой эффект реакции образования 1 моля сложного вещества из простых. Теплоты образования простых веществ принимаются равными нулю.

Тепловой эффект (теплота) химической реакции – количество теплоты, выделившейся либо поглотившейся в ходе реакции.

(Тепловой эффект относят, как правило, к числу молей прореагировавшего исходного вещества, стехиометрический коэффициент перед которым максимален)

Рассмотрим некоторый обобщенный химический процесс превращения исходных веществ А₁, А₂, А₃... в продукты реакции В₁, В₂, В₃..., который может быть осуществлен различными путями в одну или несколько стадий:

Согласно закону Гесса, тепловые эффекты всех этих реакций связаны следующим соотношением:

Пример

1.

2.

3.

H - энтальпия реакции; n₁ ,n₂ ,n₃ ,n₄ - стехиометрические коэффициенты

Стандартное состояние - это состояние чистого вещества при давлении 1 бар (10⁵ Па) и заданной температуре.

Для газов - это гипотетическое состояние при давлении 1 бар, обладающее свойствами бесконечно разреженного газа.

Стандартной энтальпией (теплотой) образования вещества при заданной температуре называют энтальпию реакции образования одного моля этого вещества из элементов, находящихся в стандартном состоянии

- энтальпии образования веществ

;

H₁ = H₂

H > 0 - эндотермический

H < 0 - экзотермический

H = U + PV

dH = dU + d(PV) = dU + PdV + VdP

но dS = ; т.е. dQ = TdS

dU = dQ + dA; dA = -PdV;

dH = dQ + dA + PdV + VdP = TdS - PdV + PdV + VdP = TdS + VdP

Свободная энергия

G = H - TS;

G = H -  (TS)

(F = U - TS )

T=соnst

H = U + (PV) = U, т.к. (PV) = 0

G = U - TS

G < 0 – экзергонический (самопроизвольно)

G > 0 - эндергонический

G = H - TS

H = U + PV

G = U + PV - TS

dG = dU + d(PV) - d(TS)

dG = dU + PdV + VdP - TdS - SdT

dU = dQ + dA

dG = dQ + dA + PdV + VdP - TdS - SdT

dQ = TdS; dA = -PdV

dG = TdS - PdV + PdV + VdP - TdS - SdT = VdP – SdT

G = f(P,T)

dG = VdP - SdT

.

T = const → dT = 0 → SdT = 0

dG = VdP

P = соnst → dP = 0

dG = - SdT;

Уравнение Гиббса-Гельмгольца

физический смысл G

dG = dQ + dA + PdV + VdP - TdS - SdT;

dT = 0 и dP = 0,

dG = dQ + dA + PdV - TdS

dQ = TdS;

dG = dQ + dA + PdV - TdS = TdS + dA + PdV - TdS = dA + PdV

dG = dA + PdV

G = A + PV

A = G - PV

для идеального газа при T=соnst

G = A + (PV), (PV)=0; → G = A

;

G_{реакции} =  G_прод -  G_реаген

Потенциал	Естественные переменные	Условие самопроизволь- ности	Условие равновесия
U	S = const, V = const	dU < 0	dU = 0
H	S = const, Р = const	dH < 0	dH = 0
F	T = const, V = const	dF < 0	dF = 0
G	T = const, Р = const	dG < 0	dG = 0