Изучение энергетики химических процессов составляет основу химической термодинамики, объектом изучения которой является термодинамическая система –совокупность тел, мысленно выделенная из пространства, в которой возможен массо – и теплообмен между ее составными частями.
Состояние системы принято характеризовать термодинамическими параметрами (свойствами системы). При изменении хотя бы одного из параметров система переходит из начального состояния № 1 в конечное состояние № 2, то есть совершает термодинамический процесс. Такие процессы бывают: изобарические– протекают при условии постоянства давления (Р=const);изохорические(V = const);изотермические(T = const) и адиабатические (нет теплообмена с окружающей средой, то есть q = 0).
Внутренняя энергия U вещества (или системы) — это полная энергия частиц, составляющих данное вещество. Она слагается из кинетической и потенциальной энергий частиц. Внутренняя энергия зависит от состояния вещества. Изменение внутренней энергии системы Δ U при том или ином процессе можно определять. Энтальпи́я, также тепловая функция и теплосодержание — термодинамический потенциал, характеризующий состояние системы в термодинамическом равновесии при выборе в качестве независимых переменных давления, энтропии и числа частиц. Проще говоря, энтальпия — это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенном постоянном давлении.
Тепловой эффект химической реакции или изменение энтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов. Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий:
Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Qv (изохорный процесс), либо при постоянном давлении Qp (изобарный процесс).
В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения.
Теплота образования химического соединения - это тепловой эффект реакции образования одного моля химического соединения из простых веществ. Размерность - Дж/моль.
Закон Гесса. Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.
Следствие. Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа).
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
Таким образом, пи нользуясь табличными значениями теплот образования или сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины теплот образования и сгорания веществ обычно относятся к т. н. стандартным условиям. Для расчёта теплоты процесса, протекающего при иных условиях, необходимо использовать и другие законы термохимии, например, закон Кирхгофа, описывающий зависимость теплового эффекта реакции от температуры
Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то её (их) тепловой эффект равен нулю.
6.
