Основные положения и понятия

Ø Большинство химических реакций сопровождаются тепловым эффектом (изменением энтальпии).

Энтальпия (H) – функция состояния, описывающая теплосодержание химической системы при постоянном давлении (теплосодержание расширяющейся системы): H ≡ U – pV, H ≡ Q_p. Единицы измерения джоули (Дж) или калории (кал).

Изменение энтальпии реакции (DH_р) – тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении (изобарный процесс).

Ø По знаку величины изменения энтальпии (теплового эффекта) реакции различают экзотермические и эндотермические химические реакции.

Экзотермические реакции – в процессе реакции тепло выделяется во внешнюю среду (DH<0)

Эндотермические реакции – в процессе реакции тепло поглощается из внешней среды (DH>0)

Ø Химические реакции приводят не только к изменению природы реагирующих веществ, но и к изменению их внутренней энергии

Внутренняя энергия вещества (U) – все виды энергии, кроме потенциальной и кинетической энергии системы в целом.

Ø Стандартная энтальпия образования вещества (DH°_f) – изменение энтальпии при образовании 1 моля сложного вещества из простых веществ, взятых при стандартных условиях в их наиболее устойчивых модификациях; измеряется в кДж/моль.

Стандартные условия – температура 25°С (298 К), давление 1 атм. (101 325 Па).

Ø Энтальпии образования простых веществ в стандартных условиях в их наиболее устойчивых модификациях приняты равными нулю.

Ø Стандартная энтальпия сгорания (DH°_сг.) – изменение энтальпии при реакции сгорания 1 моля вещества в атмосфере кислорода при давлении 1 атм.

Ø Стандартная энтальпия атомизации (DH°_ат)^[2] – изменение энтальпии при образовании 1 моля газообразных атомов из простого вещества.

Законы и следствия

1. Закон Лавуазье-Лапласа
Тепловые эффекты химических реакций, протекающих в прямом и обратном направлении, равны по величине и противоположны по знаку.
H₂ + Cl₂ = 2HCl DH = – 184 кДж/моль
2HCl = H₂ + Cl₂ DH = +184 кДж/моль

2.

+

Закон Гесса (1840 г.)
Тепловой эффект химической реакции зависит только от состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от числа промежуточных стадий, т.е. от пути протекания процесса
C_{(графит)} + ¹/₂ O_{2 (г)} = CO _(г) DH°₁
+
CO_(г) + ¹/₂ O_{2 (г)} = CO_{2 (г)} DH°₂
. .
C_{(графит)} + O_{2 (г)} = CO_{2 (г)} DH°₃ = DH°₁ + DH°₂

3. Следствия из закона Гесса
1. Теловой эффект кругового процесса равен нулю;

2. Изменение стандартной энтальпии химической реакции равно разности сумм стандартных энтальпий образования продуктов и стандартных энтальпий образования исходных веществ (с учетом количеств реагирующих веществ, т.е. стехиометрических коэффициентов).

3. Тепловой эффект реакции равен сумме теплот сгорания исходных веществ за вычетом суммы теплот сгорания продуктов, с учетом их стехиометрических коэффициентов.