Основы химической термодинамики

Работа – форма передачи энергии от системы к системе или к окружению

• В ходе химической реакции осуществляется работа:
• - по превращению а моль реагента в в моль продукта;
• по расширению ( против внешнего давления): W=-pV, p – внешнее давление; V – изменение объема системы ;
• по переносу заряда ( в окислительно-восстановительных реакциях): W= nF, n – число моль электронов; F – постоянная Фарадея,  - разность потенциалов
• и др.

Первое начало термодинамики

• Если внутренняя энергия системы меняется, то система совершает передачу энергии,т.е. получает или отдает теплоту и совершает работу: U=Q-pV
• Система не может создавать или уничтожать энергию, она лишь осуществляет ее передачу.
• Все изменения внутренней энергии обусловлены ее передачей в форме теплоты и работы

U=Q-pV

• Процесс при V=соnst (изохорный) : V=0
• U=Q-pV=Q
• Адиабатный процесс не сопровождается теплопередачей, для него, Q=0, U=-pV.

• Процесс в изобарных условиях p=соnst: U=Q-pV
• Q=pV +U=pV2-pV1+U2-U1=pV2+U2-U1-pV1
• H=U+pV, H – энтальпия
• Q=H2-H1=Н
• Тепловой эффект реакции – количество теплоты, поглотившейся или выделившейся в ходе конкретной химической реакции, отнесенное к количествам вещества реагентов и продуктов, которые соответствуют коэффициентам в уравнении реакции.
• Уравнение реакции с указание теплового эффекта – термохимическое уравнение реакции.

Закон Гесса( 1836 )

• Герман Иванович Гесс (1802-1850)- русский химик, академик Петербургский АН, врач по образованию, основоположник термохимии.

• Тепловой эффект химической реакции при
• р,Т=const (Qp= Н) и
• при V,T=const (Qv= U) определяется только природой и состоянием исходных и конечных продуктов и не зависит от ее пути .

Следствия из закона Гесса

• Изменение энтальпии химической реакции не зависит от числа ее промежуточных стадий (закон Лавуазье-Лапласа)
• Изменение энтальпии прямой реакции равно взятому с противоположным знаком изменению энтальпии обратной реакции H( прямой реакции)=- H(обратной реакции)
• Изменение энтальпии в ходе химической реакции может быть найдено как разность сумм энтальпий образования продуктов с учетом стехиометрических коэффициентов и сумм энтальпий образования реагентов с учетом стехиометрических коэффициентов:
• аА+bB=cC+dD
• H (реакции)=[cfH (C)+dfH(D)]-[afH(A)+bfH(B)]