Стандартная энтальпия (теплота) образования простых и сложных веществ. Стандартное состояние вещества. Закон Гесса и следствия из него. Расчет энтальпии химической реакции.

Date: 2015-10-07; view: 720.

Вопрос 28

Важнейшей величиной в термохимии является стандартная теплота образования (стандартная энтальпия образования). Стандартной теплотой (энтальпией) образования сложного вещества называется тепловой эффект (изменение стандартной энтальпии) реакции образования одного моля этого вещества из простых веществ в стандартном состоянии. Стандартная энтальпия образования простых веществ в этом случае принята равной нулю.

Энтальпия образования простых веществ принята равной нулю, причем нулевое значение энтальпии образования простого вещества приписывается одному, точно определенному состоянию этого вещества, называемому базовым (эталонным состоянием). Поэтому, обратите внимание на грубую ошибку, которую иногда допускают при оформлении задач: не указывают в формуле и расчетах нулевое значение энтальпии простого вещества, участвующего в реакции. Во всех расчетах обязательно необходимо принимать во внимание и указывать энтальпии образования всех веществ и простых и сложных. За эталонное состояние, при котором энтальпия образования вещества принимается равной нулю, может быть принято одно из агрегатных состояний (обычно существующее при 25°C). Например, для твердого иода I₂, устойчивого при 25°C, ΔH°₂₉₈(I₂) = 0 кДж/моль, а для жидкого и газообразного состояния иода энтальпия образования уже не равна нулю, а составляет ΔH°₂₉₈(I_2(ж)) = 22 кДж/моль и ΔH°₂₉₈(I_2(г)) = 62 кДж/моль. За базовое (эталонное) состояние может быть принята также одна из полиморфных твердых модификаций, например графит - для твердого углерода, для которого ΔH°₂₉₈(С_{(графит)}) = 0 кДж/моль, тогда как энтальпия образования алмаза (из графита) равна ΔH°₂₉₈(С_(алмаз)) = 2 кДж/моль.
Эначения стандартной энтальпии образования некоторых простых и сложных веществ.
Для водорода (и других подобных газообразных простых веществ) нулевая энтальпия относится к устойчивому молекулярному водороду H₂, а энтальпия образования атомного водорода в соответствии с термохимическим уравнением его образования будет равна:

т.е. 1 моль атомарного водорода имеет на 218 кДж больший запас энергии, чем соответствующее ему количество (0,5 моль) молекулярного водорода.

Стандартное состояние в термохимии - состояние вещества, в котором оно находится при температуре 298,15 К и давлении 101,325 кПа (760 мм ртутного столба).

Закон Гесса — основной закон термохимии, который формулируется следующим образом:

· 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.

Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление иагрегатные состояния веществ одинаковы). Например, окисление глюкозы в организме осуществляется по очень сложному многостадийному механизму, однако суммарный тепловой эффект всех стадий данного процесса равен теплоте сгорания глюкозы.

На рисунке приведено схематическое изображение некоторого обобщенного химического процесса превращения исходных веществ А₁, А₂… в продукты реакции В₁, В₂…, который может быть осуществлен различными путями в одну, две или три стадии, каждая из которых сопровождается тепловым эффектом ΔH_i. Согласно закону Гесса, тепловые эффекты всех этих реакций связаны следующим соотношением:

Закон открыт русским химиком Г. И. Гессом в 1840 г.; он является частным случаем первого начала термодинамики применительно к химическим реакциям. Практическое значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет рассчитывать тепловые эффекты самых разнообразных химических процессов; для этого обычно используют ряд следствий из него.