Вопрос 16 Тепловой эффект химической реакции. Термохимичекое уравнение. Закон Гесса. Термодинамические величины. Энтальпия и энтропия. Энергия Гиббса

Тепловым эффектом химической реакции называется количество тепла, которое выделяется или поглощается при протекании реакции в условиях, когда исходные вещества и продукты реакции имеют одну и ту же температуру, система не производит никакой работы кроме работы против сил внешнего давления при постоянном объеме или давлении. Растворение большинства веществ также сопровождаются тепловыми эффектами.Термохимические уравнения. Химические уравнения, в которых указан тепловой эффект называются термохимическими уравнениями.

1/2H2(г) + 1/2Cl2(г) = HCl(г) DH = -92 кДж (*)

Zn(к) + H2SO4(р) = ZnSO4(р) + Н2(г) DН = -163.2 кДж

1) Знак теплового эффекта - если тепло выделяется, внутренняя энергия системы уменьшается (-), для эндотермических процессов (+).

2) При написании термохимических уравнений необходимо указывать агрегатное состояние вещества, поскольку переход из одного агрегатного состояния в другое также сопровождается тепловым эффектом. Пишем либо (г), (ж), (тв), либо газ - формула берется в круглые скобки (Cl2), жидкость не обозначается, твердые вещества в квадратных скобках [Zn].

3) DH зависит от количества вещества, поэтому важно уравнивать реакции, при этом коэффициенты могут быть дробными. Уравнение (*) можно записать и так (H2) + (Cl2) = 2(HCl), но тогда DH’ = 2DH.

4) DН зависит от условий - от температуры и давления. Поэтому обычно приводятся стандартные значения DНo

Cтандартные условия - p = 1 атм (101 кПа), температура 25оС (298 К) - отличие от нормальных условий.Закон Гесса утверждает: тепловой эффект реакции не зависит от промежуточных стадий, а определяется лишь начальными и конечными состояниями ве­ществ, если единственной работой является работа расширения, и объем (или давление) в ходе реакции остается неизменным. Таким образом, если возможно проведение реакций несколькими спо­собами, то при совпадении состояний реагентов и продуктов реакции тепло­вой эффект ее должен быть одним и тем же.

Из закона Гесса вытекают два важнейших следствия:

1) тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования про­стых веществ продуктов реакции за вычетом суммы теплот об­разовании из простых веществ исходных соединении;

2) тепловой эффект реакции равен сумме теплит сгорания исход­ных соединении за вычетом суммы теплот сгорания продуктов реакции.

Термодинамическими величинами называют физические величины, применяемые при описании состояний и процессов в термодинамических системах.

Функции состояния в термодинамике включают:температуру,давление,объём,энтропию,

а также термодинамические потенциалы.Энтальпия (теплосодержание насыщенного газа) — количество теп­лоты, необходимое для повышения температуры 1 кг вещества от абсолютного нуля до пара заданной температуры. В общем случае энтальпия является функцией температуры и давления.Энтальпия определяется как:H = U + PV

гдеH = энтальпияU = внутренняя энергияP = давлениеV = объем системы

Энтропия (обычно обозначается S), функция состояния термодинамической системы, изменение которой dS в равновесном процессе равно отношению количества теплоты dQ, сообщенного системе или отведенного от нее, к термодинамической температуре Т системы.

в символьном виде записывается, как

dS=(dQ)/TгдеdS - изменение термодинамической системы, dQ - количество теплоты сообщенное системе,T - термодинамическая температура системы

ГИББСА ЭНЕРГИЯ (изобарно-изотермический потенциал, свободная энтальпия), один из потенциалов термодинамических системы. Обозначается G, определяется разностью между энтальпией H и произведением энтропии S на термодинамическую температуру Т: G = H — T·S. Изотермический равновесный процесс без затраты внешних сил может протекать самопроизвольно только в направлении убывания энергии Гиббса до достижения ее минимума, которому отвечает термодинамическое равновесное состояние системы. Названа по имени Дж. У. Гиббса.