Термохимия; закон Гесса

Энергетические явления, сопровождающие физические и химические процессы изучает термохимия. Основным законом термохимии является закон, сформулированный русским ученым Г.И. Гессом в 1840 году.

Закон Гесса: изменение энтальпии процесса зависит от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции, но не зависит от пути процесса.

При рассмотрении термохимических эффектов часто вместо понятия «изменение энтальпии процесса» используют выражение «энтальпия процесса», подразумевая под этим понятием величинуΔ Н. Неправильно использовать при формулировке закона Гесса понятие «тепловой эффект процесса», поскольку величина Q в общем случае не является функцией состояния. Как выше было указано, только при постоянном давлении Q_P=-Δ Н (при постоянном объеме Q_V=-Δ U).

Так, образование PCl₅ можно рассматривать как результат взаимодействия простых веществ:

P_{(к, белый)} + 5/2Cl_2(г) = PCl_5(к); Δ Н₁,

или как результат процесса, протекающего в несколько стадий:

P_{(к, белый)} + 3/2Cl_2(г) = PCl_3(г); Δ Н₂,

PCl_3(г) + Cl_2(г) = PCl_5(к); Δ Н₃,

или суммарно:

P_{(к, белый)} + 5/2Cl_2(г) = PCl_5(к); Δ Н₁ = Δ Н₂ + Δ Н₃.

Энтальпии образования веществ

Энтальпией образования называется энтальпия процесса образования вещества в данном агрегатном состоянии из простых веществ, находящихся в устойчивых модификациях. Энтальпией образования сульфата натрия, например, является энтальпия реакции:

2Na_(к) + S_(ромб) +2O_2(г) = Na₂SO_4(к).

Энтальпия образования простых веществ равна нулю.

Поскольку тепловой эффект реакции зависит от состояния веществ, температуры и давления, то при проведении термохимических расчетов условились использовать стандартные энтальпии образования – энтальпии образования веществ, находящихся при данной температуре в стандартном состоянии. В качестве стандартного состояния для веществ, находящихся в конденсированном состоянии принято реальное состояние вещества при данной температуре и давлении 101, 325 кПа (1 атм). В справочниках обычно приводятся стандартные энтальпии образования веществ при температуре 25^oС (298К), отнесенные к 1 моль вещества (Δ Н_f^o₂₉₈). Стандартные энтальпии образования некоторых веществ при Т=298К приведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1.

Стандартные энтальпии образования (Δ Н_f^o₂₉₈) некоторых веществ

Стандартные энтальпии образования большинства сложных веществ являются отрицательными величинами. Для небольшого числа неустойчивых веществ Δ Н_f^o₂₉₈> 0. К числу таких веществ, в частности, относятся оксид азота(II) и оксид азота(IV), табл.6.1.