Законы термохимии

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Законы термохимии. Расчет теплоты реакции при различных температур

Термохимия изучает тепловые эффекты химических реакций. Во многих случаях эти реакции протекают при постоянном объеме или постоянном давлении. Из первого закона термодинамики следует, что при этих условиях теплота является функцией состояния. При постоянном объеме теплота равна изменению внутренней энергии с противоположным знаком:

(4,1)

а при постоянном давлении - изменению энтальпии с противоположным знаком:

(4,2)

Если реакция протекает в растворе или в твердой фазе, где изменение объема незначительно, то

(4,3)

Если же в реакции участвуют идеальные газы, то при постоянной температуре

(4,4)

где - изменение числа молей газов в реакции.

Первый закон термохимии (Лавуазье и Лаплас, 1780--1784):

Тепловой эффект образования данного соединения в точности равен, но обратен по знаку тепловому эффекту его разложения.

Так, если С(т) + О2(г) СО2 (г) , Q298 = + 394,58 кДж/моль, то в соответствии с законом Лавуазь-Алапласа

СО2 (г) С(т) + О2(г), Q298 = - 394,58 кДж/моль.

Второй закон термохимии (Г.И. Гесс, 1840):

Тепловой эффект химической реакции не зависит от характера и последовательности отдельных ее стадий, а определяется только природой и состоянием начальных и конечных продуктов реакции (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.

Закон Гесса в наши дни применяют главным образом для расчета термодинамических функций--энтальпий, которые сейчас используются для термохимических расчетов.

Из закона Гесса вытекают важные следствия, которые позволяют рассчитывать энтальпии химических реакций.

Следствие 1. Стандартная энтальпия химической реакции равна разности стандартных энтальпий образования продуктов реакции и реагентов (с учетом стехиометрических коэффициентов):

термохимия лавуазье энтальпия

 (4,5)

Для реакции аА + bB + … cC + dD уравнение (4,5) имеет вид:

Нр-ции = ? ДНо298(продукты) - ? ДНо298(реагенты) = [cН298(C) + dН298(D) + …] [aН298(A) + bН298(B) + … ],

где Н298(ве-во) стандартная энтальпия образования вещества.

Следствие 2. Стандартная энтальпия химической реакции равна разнос

ти энтальпий сгорания реагентов и продуктов реакции (с учетом стехиометрических коэффициентов):

(4,6)

Для реакции аА + bB + … cC + dD уравнение (4,6) имеет вид:

Нр-ции = ? ДНо сг (реагенты) - ? ДНо сг (продукты) = [аНсг (A) + bНсг(B) + …] [cНсг (C) + dН сг (D) + … ]

где Н сг (ве-во) стандартная энтальпия сгорания вещества.

Следствие 3. Энтальпия химической реакции равна разности энергий разрываемых и образующихся химических связей.

Энергией связи AB называют энергию, необходимую для разрыва связи и разведения образующихся частиц на бесконечное расстояние: AB(г) A(г) + B(г).

Энергия связи всегда положительна.

Третий закон термохимии (Кирхгоф).

Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии в реакции зависят от температуры. Однако большинство термохимических данных в справочниках приведено при температуре 298 К. Для расчета тепловых эффектов при других температурах используют уравнение Кирхгофа:

(4,7)

где Ср = а + bT + cT2 + cT2 , причем значения a, b, c и c, используемые для расчета теплоемкости участников реакции и изменения теплоемкости в ходе реакции, представлены в термодинамических справочниках для соответствующих веществ.

Уравнение (4,7) объясняет температурную зависимость теплового эффекта изменением теплоёмкости веществ и является одним из аналитических выражений закона Кирхгофа:

Температурный коэффициент теплового эффекта процесса равен изменению теплоемкости системы, происходящему в результате процесса.

Размещено на Allbest.ru