Часть первая Физическая химия (стр. 3 )

 или

сопровождается выделением теплоты, т. е. это экзотер­мическая реакция. Выигрыш энергии происходит за счет того, что на разрыв связей в молекулах Н2 и С12 расходу­ется 676 кДж (434 кДж на 1 моль водорода и 242 кДж на 1 моль хлора), а образование двух связей в молекулах НСl сопровождается выделением 862 кДж теплоты:

 кДж.

Следовательно, выигрыш энергии составляет 186 кДж, что и является тепловым эффектом реакции. Так как ре­акция сопровождается выделением теплоты (экзотерми­ческая), то изменение энтальпии принимается отрица­тельным, т. е. . Рассмотренный процесс можно за­писать с указанием теплового эффекта:

  кДж.

Запись химических уравнений реакций с указанием теплового эффекта называют термохимическим уравнением. Значение теплового эффекта реакции относится к числу молей исходных и полученных веществ, которое показано коэффициентами в термохимическом уравне­нии. Так как значение теплового эффекта зависит от ко­личества участвующих в реакции веществ, то для того, чтобы можно было сравнивать тепловые эффекты раз­личных реакций, их относят к 1 молю вещества при тем­пературе 25° С (298 К) и давлении 1 атм. (101, 325 кПа). Тепловые эффекты реакций в указанных условиях назы­ваются стандартными. Поэтому уравнение образования хлористого водорода можно записать так:

1/2H2+1/2Cl2=HCl; кДж

Как видно из примера, при записи термохимических уравнений могут быть использованы дробные коэффи­циенты.

Величина теплового эффекта зависит и от того, в ка­ких агрегатных состояниях находятся участвующие в ре­акции вещества. Поэтому в термохимических уравнениях указывается также состояние реагирующих веществ: г — газообразное, ж — жидкое, к — кристаллическое. Напри­мер, из уравнений

  кДж

  кДж

видно, что при образовании жидкой воды из водорода и кислорода теплоты выделяется больше, чем при полу­чении газообразной воды из тех же элементов. Это связано с тем, что сам по себе переход вещества из одного агре­гатного состояния в другое сопровождается поглощением или выделением теплоты. В нашем случае разница в теп­ловых эффектах при образовании жидкий и газообраз­ной воды равна теплоте испарения воды, т. е.

  кДж

В термохимии долгое время было принято считать тепловые эффекты реакций, проходящих с выделением теп­лоты, положительными, а с поглощением теплоты — от­рицательными, обозначая их соответственно +Q и –Q настоящее время в термохимии для единообразия с термодинамикой тепловые эффекты реакции обозначают через  подчеркивая этим, что тепловой эффект вызван изменением параметров системы. Поэтому и говорят обычно не о тепловом эффекте, а об изменении энталь­пии . Разумеется, если в ходе реакции теплота выде­ляется (+Q), то энтальпия при этом уменьшается (-), и наоборот, если в ходе процесса теплота по­глощается (—Q), то энтальпия системы увеличивается. Таким образом, энтальпия связана с тепловым эффек­том реакции зависимостью

     (I.9)

т. е. равна тепловому эффекту реакции с обратным зна­ком. Например, экзотермическая реакция горения мета­на и эндотермическая реакция разложения карбоната кальция ранее записывались:

 кДж

 кДж

Теперь термохимические уравнения записывают так:

  кДж

  кДж

Теплота (энтальпия) образования и разложения.

То количество теплоты, которое выделяется или погло­щается при образовании 1 моля сложного вещества из простых веществ, называется теплотой образования дан­ного вещества. Из определения самого понятия следует, что теплота образования представляет собой частный случай теплового эффекта химической реакции, при кото­ром исходными продуктами являются простые вещества, устойчивые при данных условиях. Например,

  кДж

  кДж

Следовательно, теплоты образования, как и тепловые эффекты реакций вообще, могут быть оценены по изме­нению энтальпии и обозначаются через  в кило­джоулях на 1 моль вещества (ккал/моль). Например, теплота образования оксида кальция представляет собой тепловой эффект образования 1 моля его из металличе­ского кальция и газообразного кислорода.

Теплоты образования, определенные при стандартных условиях (Т=298 К, или 25°С, и р=101, 325 кПа, или

Таблица 1

Стандартные теплоты образования некоторых веществ

Вещество	Состояние
кДж/Моль	ккал/моль
	г	-241,8	-57,8
	ж	-285,8	-68,3
	г	-110,5	-26,4
	г	-393,6	-94,0
	г	-46,2	-11,0
	г	+90,4	+21,6
	г	+52,3	+12,5
	г	-74,9	-17,9
	г	+226,8	+54,2
	ж	+49,0	+11,7
	ж	-238,6	-57,0
	ж	-277,7	-66,3

1 атм.), называются стандартными и обозначаются  (см. табл. 1).

Теплоты образования простых веществ при стандарт­ных условиях в их наиболее устойчивых состояниях при­нимаются равными нулю.

Количество теплоты, выделяемое или поглощаемое при разложении 1 моля сложного вещества на простые, называют теплотой разложения. Например,

  кДж/моль

  кДж/моль

Теплота сгорания. Теплотой сгорания называется ко­личество теплоты, которое выделяется при сгорании 1 мо­ля вещества в токе кислорода. В практике чаще всего оп­ределяют теплоты сгорания органических веществ. Ко­нечными продуктами их сгорания обычно бывают вода и диоксид углерода, иногда диоксид серы. Например,