Закон Гесса

В 1836 г. Г. И. Гесс открыл основной закон термохимии, который является частным случаем первого закона термодинамики применительно к химическим реакциям, протекающим в изохорных или изобарных условиях. Закон Гесса устанавливает: если из данных исходных веществ можно получить заданные конечные вещества различными путями, то суммарная теплота на одном каком-нибудь пути равна суммарной теплоте процесса на другом пути, т.е. тепловой эффект химических реакций зависит только от начального и конечного состояния системы, но не зависит от пути перехода.

Из закона Гесса выводится ряд следствий:

I следствие: Тепловой эффект разложения какого-либо соединения равен по величине, но противоположен по знаку тепловому эффекту образования этого соединения.

DН разл. = - DН обр.

6С_графит + 3Н_{2 (газ)} = С₆Н_{6 (жид.)} + 49 кДж

Теплотой разложения химического соединения называется тепловой эффект разложения одного моля сложного вещества на простые вещества в их устойчивых соединениях при стандартных условиях

С₆Н₆ ® 6С + 3Н₂ - 49 кДж

II следствие: Тепловой эффект химической реакции равен разности алгебраических сумм теплот образования продуктов реакции и исходных веществ.

Так для реакции общего типа:

аА + bB ® сС + dД

Тепловой эффект рассчитывается по уравнению:

DН_хр = [с DН_обр. (С) + d DН_обр. (D)] - [a DН_обр. (A) + b DН_обр. (B)].

Если энтальпия (теплота образования)измеряется при стандартных условиях:

Р = 101 325 Па и Т = 25 ⁰С = 298 ⁰К, то обозначается DН⁰₂₉₈.

III следствие: Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания исходных веществ и продуктов реакции.

Для вышеуказанной реакции общего типа тепловой эффект равен:

DН_хр = [а DН_сгор. (А) + в DН_сгор. (В)] - [с DН_сгор. (С) + d DН_сгор. (D)].

2С₆Н₆ + 15О₂ ® 12 СО₂ + 6Н₂О

С₆Н₆ + 15/2 × О₂ ® 6 СО₂ + 3Н₂О + DНсгор.

Теплоту сгорания с точностью до (0,01 %) можно определить калориметрическим методом или рассчитать по формуле Д. П. Коновалова:

Q_сг. = 204,2 n + 44m + x,

где n – число атомов кислорода необходимых для полного сгорания 1 моля вещества; m – число молей воды; x – термическая характеристика, является функцией связей или групп атомов.

IV следствие: Если две реакции имеют одинаковое начальное состояние, но различное конечное, то разность их тепловых эффектов равна тепловому эффекту перехода из одного конечного состояния в другое.

С + 1/2 О₂ Û СО- DН₁

С + О₂ Û СО₂- DН

Для СО + 1/2 О₂ Û СО₂- DН₂

DН₂ = DН - DН₁

V следствие: Если две реакции из различных начальных состояний переходят к одному конечному состоянию, то разность их тепловых эффектов равна тепловому эффекту перехода одного начального состояния в другое.

С + О₂ Û СО₂- DН

СО + 1/2 О₂ Û СО₂- DН₂

С + 1/2 О₂ Û СО- DН₁

DН₁ = DН - DН₂