2.1.Энтальпия. Закон Гесса.
Энтальпия системы (от греч. enthalpo нагреваю) – это однозначная функция H состояния термодинамической системы при независимых параметрах энтропии S и давлении P, которая связана с внутренней энергией U соотношением:
|
|
|
где V – объем системы.
Энтальпия системы(4.10) (от греч. enthalpo нагреваю) – это однозначная функция состояния термодинамической системы при независимых параметрах энтропии S и давлении P. |
Энтальпия имеет размерность энергии (кДж). Ее величина пропорциональна количеству вещества; энтальпия единицы количества вещества (моль) измеряется в кДж∙моль–1.
В термодинамической системе выделяющуюся теплоту химического процесса условились считать отрицательной (экзотермический процесс, ΔH < 0), а поглощение системой теплоты соответствует эндотермическому процессу, ΔH > 0.
Закон Гесса .Следствия из закона Гесса.
Пользуясь
табличными значениями
,
и
,
можно рассчитать энтальпии различных
химических процессов и фазовых
превращений. Основанием для таких
расчетов является закон
Гесса,
сформулированный петербургским
профессором Г.
И. Гессом
(1841 г.): «Тепловой
эффект (энтальпия) процесса зависит
только от начального и конечного
состояния и не зависит от пути перехода
его из одного состояния в другое».
Анализ закона Гесса позволяет сформулировать следующие следствия:
Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий образования конечных и начальных участников реакций с учетом их стехиометрических коэффициентов.
ΔH = ΣΔHобр.конечн – ΣΔHобр.нач
Энтальпия реакции равна разности сумм энтальпий сгорания начальных и конечных реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов.
ΔH = ΣΔHсгор.нач – ΣΔHсгор.конечн
Энтальпия реакции равна разности сумм энергий связей Eсв исходных и конечных реагентов с учетом их стехиометрических коэффициентов.
В ходе химической реакции энергия затрачивается на разрушение связей в исходных веществах (ΣEисх) и выделяется при образовании продуктов реакции (–ΣEпрод). Отсюда
ΔH° = ΣEисх – ΣEпрод |
Следовательно, экзотермический эффект реакции свидетельствует о том, что образуются соединения с более прочными связями, чем исходные. В случае эндотермической реакции, наоборот, прочнее исходные вещества.
При определении энтальпии реакции по энергиям связей уравнение реакции пишут с помощью структурных формул для удобства определения числа и характера связей.
Энтальпия реакции образования вещества равна энтальпии реакции разложения его до исходных веществ с обратным знаком.
ΔHобр = –ΔHразл
Энтальпия гидратации равна разности энтальпий растворения безводной соли и кристаллогидрата.
Из вышесказанного видно, что закон Гесса позволяет обращаться с термохимическими уравнениями как с алгебраическими, т. е. складывать и вычитать их, если термодинамические функции относятся к одинаковым условиям.
Например, диоксид углерода можно получить прямым синтезом из простых веществ (I) или в две стадии через промежуточный продукт (II):
|
|
Рисунок 1 Энтальпия первого пути равна сумме энтальпий отдельных стадий второго пути |
|
1