1. Закон гесса и следствия из него

Закон Гесса. Тепловой эффект химических реакций, протекающих при постоянном давлении или объеме, не зависит от пути протекания реакции и определяется состоянием исходных веществ и продуктов реакции.

Следствия из закона Гесса.

1.Тепловой эффект обратного процесса равен по величине тепловому эффекту прямого процесса, но с противоположным знаком.

∆H_{пр .}= –∆H_{обратн.}

∆H_пр. = H₂–H₁

∆H_обрат. = H₁–H₂= –∆H_пр.

2. Тепловой эффект кругового процесса равен нулю.

∆H _круг. = ∆H _пр. + ∆H _обрат. = ∆H _пр. – ∆H _пр. = 0

3.Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования продуктов реакции и теплот образования исходных веществ. При суммировании необходимо учитывать количество молей соответствующих веществ.

Например, для реакции

C₆H₁₂O_{6 (тв)}+6 O_{2 (г)} → 6 H₂O_(ж) + 6 СO_{2 (г)}

∆H_р = 6 ∆H_обр(H₂O_(ж) + 6 ∆H_обр(СO_{2 (г)}) – ∆H_обр(С₆Н₁₂O_{6 (тв)})

ΔH_обр.(О₂)=0, т.к. энтальпии образования простых веществ приняты равными нулю.

Пользуясь следствием закона Гесса, можно вычислить изменение энтальпии любых реакций, исходя из значений энтальпий образования исходных веществ и продуктов. В табл. 1 приложения приведены значения изменений энтальпий образования некоторых веществ в стандартных условиях (стандартных теплот образования), ΔHº₂₉₈. Используя данные табл.1, можем рассчитать ΔH_р.для рассматриваемого процесса:

ΔH_р. = 6 (–285,8) +6 (–393,5) – (–1273,0) = –2802,8 кДж

Величина и знак стандартных энтальпий образования веществ являются важными количественными характеристиками веществ, особенно при сравнительной оценке однотипных соединений. В целом можно утверждать: чем более отрицательное значение имеет стандартная энтальпия образования вещества, тем устойчивее вещество.

4. Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и теплот сгорания продуктов реакции. При суммировании необходимо учитывать количество молей соответствующих веществ.

В табл. 2 приложения приведены значения энтальпий сгорания некоторых веществ в стандартных условиях (стандартных теплот сгорания).

Например, тепловой эффект реакции

C₂H_{4 (г)} + H_{2 (г)} → C₂H_{6 (г)}

может быть определен через теплоты сгорания исходных веществ и продуктов реакции следующим образом:

ΔHº_р. = ΔHº_сгор.(C₂H_{4 (г)}) + ΔHº_сгор.(H_{2 (г)}) – ΔHº_сгор.(C₂H_{6 (г)}) = –1410,97 +

(–285,84) – (–1559,88)= –136,93 кДж.

5. С термохимическими уравнениями можно совершать алгебраические действия, их можно умножать и делить на постоянное число, складывать одно уравнение с другим и вычитать одно из другого, переносить члены уравнения из одной части уравнения в другую, изменяя при этом знак.

Подобные алгебраические действия с термохимическими уравнениями позволяют определять тепловые эффекты таких реакций, которые трудно осуществить на практике. Например:

С + O₂ = CO₂; ΔHº₁= –393,5 кДж/моль

СO + ½ O₂ = CO₂; ΔHº₂= –283,0 кДж/моль

С + ½O₂ = CO; ΔHº_x-?

Для нахождения ΔHº_x вычтем из первого термохимического уравнения второе:

С + O₂ – СO – ½ O₂ = CO₂ – CO₂;

С + ½ O₂ = CO; ΔHº₁ – ΔHº₂

При сопоставлении полученного уравнения с искомым убеждаемся, что они идентичны, следовательно,

ΔHº_x = ΔHº₁ – ΔHº₂ = –393,5 + 283,0 = – 110,5 кДж/моль.