Закон Гесса и стандартные теплоты образования веществ - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

Фактически это следствие первого начала термодинамики, но сформулирован раньше, чем первое начало. Тепловой эффект изобарного (или изохорного) процесса зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от промежуточных стадий. Он доказан экспериментально, но теперь его можно вывести и из того, что тепловой эффект - это разность функций состояния (H или U). Допустим, мы проводим процесс двумя способами:

    А) через промежуточные состояния 1234 Б) напрямую 14.

В первом случае

Q = Q21 + Q32 + Q43 = (U2-U1) + (U3-U2) + (U4-U3) = U4-U1.

Во втором сразу Q = U4-U1.

Благодаря закону Гесса можно рассчитывать теплоты тех процессов, которые неудобно осуществлять на опыте.

Следствие 1. Тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот образования продуктов и суммой теплот образования исходных веществ с учетом коэффициентов в уравнении реакции.

Стандартная теплота образования вещества - это тепловой эффект образования одного моля этого вещества из соответствующих простых веществ, взятых в их устойчивых (стандартных) состояниях. Образование обозначается индексом f (formation) при букве. Пример. Получим СО тремя способами:

    1) 2С(графит) + О2 = 2СО; 1H; 2) 2С(алмаз) + О2 = 2СО; 2H; 3) С(графит) + СО2 = 2СО; 3H.

Какой из приведенных тепловых эффектов есть теплота образования СО?

Никакой. Во второй реакции участвует неустойчивая форма углерода, в третьей - получение не из простых веществ. Лучше всего подходит 1, но там получается не один моль, а два. Окончательно: FH(СО) = 1H/2.

Тепловые эффекты обычно определяют для стандартных состояний веществ, и соответствующие термодинамические функции снабжают вверху ноликом, например, FH298(СО). Когда спрашиваешь студента, что такое стандартное состояние, ответ обычно начинают с температуры 298 К (25С). Это как раз не главное. Стандартное состояние и стандартные функции можно определить при любой температуре (нижний индекс), хотя в справочниках чаще всего приводят именно для 298 К.

Теплоты образования ионов в растворах. Многие неорганические вещества - сильные электролиты и существуют в растворах в виде ионов. Поэтому хотелось бы знать FH ионов. Зная их для 20 катионов и 30 анионов, мы будем знать FH 600 электролитов в разбавленных растворах. Но мы не можем синтезировать раствор, содержащий ионы только одного вида (требование электронейтральности). Всегда определяется теплота образования сразу двух (или более) видов ионов, а как поделить ее между ними - неизвестно. Поэтому условно приняли стандартную теплоту образования гидратированного иона водорода FH(Н+Водн) за ноль при всех температурах. Тогда можно определить FH любого аниона сильной кислоты, например: FH(Сl-Водн) = FH(НСlВодн). Зная их, можно определить FH других катионов, например:

FH(Са2+Водн) = FH(СаСl2водн) - 2FH(Сl-Водн).

Замечание о терминологии и символике. В разговорной речи, а иногда и в литературе, употребляются выражения "энтальпия образования", "энтальпия растворения" и т. п. Это неточно. Энтальпия H - это функция состояния, а образование, растворение и т. п. - это процессы, т. е. изменения состояний, что обозначается буквой. Поэтому индекс, обозначающий тип процесса (например, f), ставится не к букве H, а к букве. Вместо "энтальпия образования" следует говорить "изменение энтальпии при образовании" или, короче, "теплота образования". То же относится к другим процессам и другим функциям, рассматриваемым далее.

Похожие статьи




Закон Гесса и стандартные теплоты образования веществ - Химическая кинетика, равновесия, термодинамика

Предыдущая | Следующая