38. Основные понятия термохимии.

Термохимические уравнения

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования. Стандартной теплотой образования сложного вещества называется тепловой эффект реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

В термохимических уравнениях необходимо указывать агрегатные состояния веществ с помощью буквенных индексов, а тепловой эффект реакции записывать отдельно, через запятую. Например, термохимическое уравнение показывает, что данная химическая реакция сопровождается выделением 1531 кДж теплоты, при давлении 101 кПа, и относится к тому числу молей каждого из веществ, которое соответствует стехиометрическому коэффициенту в уравнении реакции.

В термохимии также используют уравнения, в которых тепловой эффект относят к одному молю образовавшегося вещества, применяя в случае необходимости дробные коэффициенты.

39. Первый закон термохимии. Термохимические уравнения.

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.

40. Второй закон термохимии и его следствие.

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 (при p=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.

41. Термодинамические функции: внутренняя энергия, энтальпия.

Функции состояния – это функции которые зависят от состояния системы, но не зависят от пути по которому система пришла в данное состояние. Внутренняя энергия – U для макросистем ΔU для микросистем dU. Внутренняя энергия – это совокупность всех энергий всех частиц системы. ЭНТАЛЬПИЯ Н- расширенная внутренняя энергия это тепловой эффект в изохорном процессе, для макро Δ Н, для микро dH. Δ Н= ΔU+PΔV против сил внешнего давления. Соотношения между энтальпией и внутренней энергией. 1) Если система конденсированная. При изменении температуры объем меняется мало PΔV=0 внутренняя энергия = энтальпии. 2) Если система содержит газ возможны три случая. Пусть эти газы подчиняются законам идеального газа Клайперона – Менделеева. PΔV=ΔnRT, Δn- это изменение числа молей газообразных веществ в процессе. 1)CH4(ГАЗ)+2О2 (ГАЗ) = СО2(ГАЗ) +2Н2О (ГАЗ) Δn= 3-3=0, Δ Н= ΔU, 2) CH4(ГАЗ)+2О2 (ГАЗ) = СО2(ГАЗ) +2Н2О (ЖИД), Δn= 1-3=-2, Δ Н= ΔU+ ΔnRT, Δ Н= ΔU - 2RT, 3)CaCO3(ТВ) = CaO (ТВ) +CO2(ГАЗ), Δn=1, Δ Н= ΔU+ RT