1. Термохімія. Закон Гесса та його застосування

Термохі́мія — розділ хімічної термодинаміки, в задачу котрого входить визначення та вивчення теплових ефектів реакцій, а також встановлення їх взаємозалежностей з різними фізико-хімічними параметрами. Ще однією із задач термохімії є вимір теплоємностей речовин та встановлення їх теплот фазових переходів.

Однією з найважливіших величин в термохімії, якщо не найважливішою, єстандартна теплота утворення. Стандартною теплотою утворення складної речовини називають тепловий ефект реакції утворення одного моля цієї речовини з простих речовин в стандартному стані. Стандартна ентальпія утворення найстабільніших (але не всіх алотропів) простих речовин приймається рівною нулеві. В термохімії часто використовуються рівняння, в яких тепловий ефект відносять до одного моля утвореної речовини, при цьому можуть використовуватися в разі необхідності дробні коефіцієнти для інших речовин.

Зако́н Ге́сса  — основний закон термохімії, який формулюється наступним чином: Тепловий ефект хімічної реакції, яка проводжиться в ізбарно-ізотермічних або ізохорно-ізотермічних умовах, залежить тільки від виду і стану вихідних речовин і продуктів реакцій і не залежить від шляху її проходження.

Іншими словами, кількість теплоти, яка виділяється або поглинається при якомусь процесі, завжди одна і та ж, незалежно від того, протікає дана хімічна реакція в одну чи в декілька стадій (при умові, що температура, тиск І агрегатний стан речовин однаковий). Наприклад, окиснення и в організмі відбувається по дуже складному многостадійному механізму, але сумарний тепловий ефект всіх стадій даного процесу рівний теплоті сгорання глюкози.

Закон відкритий російським хіміком Г. І. Гессом в 1840 р.; він являється частковим випадком першого закону термодинаміки для хімічних реакцій. Практичне значення закону Гесса є в тому, що він дозволяє розраховувати теплові ефекти найрізноманітніших хімічних процесів.

2 Основні поняття хімічної термодинаміки. Внутрішня енергія ентальпія 1 закон термодинаміки..

Хімічна термодинаміка – це наука, що вивчає перехід енергії з однієї форми в іншу, енергетичні ефекти, що супроводжують фізичні та хімічні процеси, а також можливість і напрямок перебігу того чи іншого процесу. Одним з основних понять термодинаміки є поняття термодинамічної системи. Система – це тіло або група тіл, які уявною або дійсною границею відокремлені від навколишнього середовища. Системи бувають ізольовані і відкритиі і закриті. Система характеризується деякими фізичними і хімічними властивостями, а саме, тиском(Р), об’ємом (V), температурою (Т), енергією (Е), кількістю молів речовини та ін. Ці властивості часто називають параметрами системи. Сукупність параметрів, що набувають певних значень, визначають стан системи. Зміна хоча б 1 з параметрів наз. термодинамічним процесом. Важливою характеристикою термодинамічної системи являється її внутрішня енергія. Внутрішня енергія включає в себе всі види енергії часток всередині системи – енергію ядер, електронів, енергію зв’язку атомів в молекулі, енергію міжмолекулярної міжйонної взаємодії, енергію поступального, коливального, обертального руху часток і ін. рухом. В основі вивчення термодинамічних процесів лежать закони термодинаміки. Відповідно до першого закону термодинаміки теплота Q, що поглинається системою при переході її із початкового стану в кінцевий розходжується на збільшення її внутрішньої енергії U і на здійснення роботи проти зовнішніх сил, зокрема, проти зовнішнього тиску, отже:

A = p(V2–V1) = pV,

Q = (U2–U1) + p(V2–V1) = ΔU + pΔV,

де U1 і U2 внутрішня енергія системи в початковому і кінцевому станах; V2 і V1 – об’єми системи в початковому і кінцевому станах; р – тиск при якому здійснюється процес (р=const, ізобарний процес)

Теплота, що поглинається системою, розходжується на зміну внутрішньої енергії і на здійснення системою роботи.

В ізохорному процесі ΔV=0, тому А=0. Тому, тепловий ефект ізохорного процесу = зміні внутр. Енергії системи.

ΔU=U2-U1=Q_V

Q_V - Тепловий ефект ізохорного процесу

В ізобарних процесах тепловий ефект = сумі зміни внутрішньої енергії та роботи.

ΔH=ΔU+pΔV= Q_V

H – це ентальпія, тепловий ефект ізобарного процесу.