2. Тепловые эффекты химических реакций. Термохимические законы (Лавуазье-Лапласа, Гесса). Термохимические расчеты.

Уравнение химической реакции, в котором приведено значение энтальпии этой реакции и указаны агрегатные состояния реагентов и продуктов, называется термохимическим.

Существует два способа записи термохимических уравнений: термохимический и термодинамический. Согласно современному термодинамическому:

Н₂ (г) + ½ O₂ (г) = H₂O(г); ΔH⁰= – 242 кДж;

В соответствии с термохимическим:

Н₂ (г) + ½ O₂ (г) = H₂O(г)+ 242 кДж;

При этом термохимия рассматривает, сколько энергии приобрела или отдала окружающая среда, в которой протекает реакция. Термодинамика, напротив, указывает изменение энергии, происходящие в самой реакции (системе).

Энтальпию, иначе называют теплосодержанием системы. При экзотермических реакциях (протекающих с выделением тепла) теплосодержание системы уменьшается

(ΔН<0), а окружающая среда получает тепло (+Q). При эндотермических реакциях (протекающих с поглощением тепла) теплосодержание системы увеличивается (ΔН>0), а окружающая среда тепло отдает (–Q).

Изменения энтальпии в ходе реакции зависят от Т, Р,агрегатного состояния вещества.

В качестве стандартных условий выбрано нормальное атмосферное давление (101325 Па.) при постоянной температуре. Величины в этих условиях называют стандартными и обозначаются ΔН⁰_Т.

Наибольшее число значений ΔН⁰_Тотносится (по международному соглашению) к Т = 298К

Стандартным состоянием вещества называют такое его агрегатное состояние, которое наиболее устойчиво (т.е. обладает наименьшей энтальпией) при стандартных условиях.

Стандартная энтальпия реакции – это изменение энтальпии в ходе протекании химической реакции при стандартных условиях в расчёте на моль реакции, т.е. в

соответствии с тем, как она описывается стехиометрическим химическим уравнением.

Изменение энтальпии может характеризовать с энергетической стороны не только реакцию, но и химическое соединение, полученное в этой реакции. В термохимических

расчетах используются значения энтальпии (теплоты) образования веществ.

Стандартная энтальпия реакции образования одного моля соединения (Х) из простых веществ в их стандартных состояниях при стандартных условиях называется стандартной энтальпией (теплотой) образования данного соединения ΔН⁰_f (Х).

Энтальпии (теплоты) образования простых веществ в их стандартных состояниях при стандартных условиях приняты равными нулю.

В современной формулировке первый закон термохимии (Лавуазье-Лапласа) гласит: Тепловой эффект прямой реакции равен тепловому эффекту обратной реакции с противоположным знаком.

Этот закон термохимии применяют тогда, когда невозможно или неудобно определять на опыте тепловой эффект прямой реакции, но легко определить для обратной реакции.

Второй закон термохимии – закон Гесса.

Тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояния реагирующих веществ, но не зависит от промежуточных стадий реакций, т.е. от способа проведения процесса.

Изменение энтальпии в ходе реакции равно сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрии этой реакции.

Так для любой химической реакции:

аА + bB = cC + dD,

ΔНº 298 = [с ΔНºf(С) + d ΔНºf(D)] – [a ΔНºf(А) + b ΔНºf(B)].