2018-01-21
1166
ЗАКОНЫ ТЕРМОХИМИИ
Первый закон термохимии (Лавуазье и Лаплас, 1780—1784):
тепловой эффект образования данного соединения в точности равен, но обратен по знаку тепловому эффекту его разложения.
Из закона Лавуазье—Лапласа следует невозможность построить вечный двигатель I рода, использующий энергию химических реакций.
Второй закон термохимии (Г. И. Гесс, 1840):
тепловой эффект химической реакции не зависит от характера и последовательности отдельных ее стадий и определяется только начальными и конечными продуктами реакции и их физическим состоянием (приp=const или при v=const).
Г. И. Гесс первый принял во внимание физическое состояние реагирующих веществ, так как теплоты изменения агрегатных состояний веществ накладываются на тепловой эффект реакции, увеличивая или уменьшая его.
Утверждение закона Гесса о том, что тепловой эффект процесса не зависит от его отдельных стадий и их последовательности, дает возможность рассчитывать тепловые эффекты реакций для случаев, когда их определить экспериментально или очень трудно, или вообще невозможно.
|
|
|
Применение закона Гесса чрезвычайно расширило возможности термохимии, позволяя производить точные расчеты тепловых эффектов образования целого ряда веществ, опытные данные по которым получить было трудно.
Закон Гесса в наши дни применяют главным образом для расчета термодинамических функций—энтальпий, которые сейчас используются для термохимических расчетов. Термохимия, исторически сложившаяся раньше термодинамики, в настоящее время претерпела некоторые изменения и стала разделом химической термодинамики.
Закон Гесса
Составление термохимичских уравнений с указанием величины теплового эффекта химической реакции основывается на важнейшем законе термохимии — законе Гесса. Этот закон был назван по имени русского академика Г. И. Гесса, открывшего его в 1840 г.: Тепловой эффект реакции зависит только от природы, начального и конечного состояний реагирующих веществ, но не зависит от промежуточной стадии процесса. Общее количесво теплоты, выделяющееся (или поглощающееся) при данной реакции, равно сумме количеств теплоты, выделяющихся (или поглощающихся) при последовательных стадиях реакции. Закон Гесса даёт возможность вычислять тепловые эффекты суммарных процессов и промежуточных стадий химических реакций в тех случаях, когда экспериментальное определение их при помощи приборов затруднено.
Так образование оксида углерода (IV) из графмта и кислорода можно рассатривать или как непосредственный результат взаимодействия простых веществ: C + O2 = CO2, ΔH1, или как результат процесса, протекающего через промежуточную реакцию: 2C + O2 = 2CO, ΔH2; 2CO + O2 = 2CO2, ΔH3, или суммарно С+O2=CO2, ΔH2+ΔH 3. Согласно закону Гесса тепловые эффекты образования CO2 как непосредственно из простых веществ, так и через промежуточную стадию образования и сгорания CO равны ΔH 1=ΔH 2+ΔH 3. Тепловые эффекты образования CO2 (ΔH1) и горения CO (ΔH3) определяются эксперементально. Тепловой же эффект образования CO (ΔH2) измерить не возможно, так как при горении углерода в условиях недостатка кислорода образуется смесь CO и CO2/ Но теплоту образования CO можно расчитать по известным значениям.
|
|
|
По закону Гесса ΔH°2= ΔH°1-ΔH°3; следовательно:ΔH°(CO)=ΔH°2/n(CO)=(ΔH°1- ΔH°3)/n(CO)=((-786) - (-566))/2=-110 кДж/моль. Полученное значение точно отвечает справочным данным. Следствия: 1) Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа); 2) Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔH) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν): ΔH = ∑(vΔH)продукты - ∑(vΔH)реагенты; 3) Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходныхвеществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν): ΔH = ∑(vΔHс)реагенты - ∑(vΔHс)продукты; 4) Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то ее (их) тепловой эффект равен нулю.
