Тақырыптың негізгі сұрақтары

1. 
   Гесс заңын және одан шығатын салдарларының анықтамасын беріңіз.
   
2. 
   Химиялық реакцияның жылу эффектісіне анықтама беріңіз.
   

• 
  Химиялық реакцияның жылу эффектілерін қарастыратын термодинамиканың тарауын термохимия деп атайды.
  
• 
  Ең алғаш термохимияның екі заңы белгілі болды. Біріншісі - Лавуазье және Лаплас заңы (1780): химиялық қосылыстың ыдырау жылуы осы қосылыстың түзілу жылуына абсолюттік шамасы бойынша дәл тең, ал таңбасы жағынан қарама-қарсы болады.
  
• 
  Гесс заңын (1840) термодинамиканың 1-заңының химиялық түрі деп айтуға болады:
  
• 
  Егер реакцияны бірнеше жолмен жүргізуге болатын болса, онда энтальпияның жалпы өзгерісі (тұрақты қысымдағы реакцияның жылу эффектісі) реакцияның жолына тәуелді емес.
  
• 
  Гесс заңы P = const және V = const жағдайындағы процестер үшін дәл орындалады:
  
• 
  q_v = DU; q_p = DН.
  

• 
  C(қ)+O₂(г) = CO₂ (г) DН₁
  
• 
  Екінші жол бойынша CO₂ екі сатыда алынады; оларды қосып және бірдей мүшелерін қысқартып қажет реакцияны алуға болады:
  
• 
  
  
• 
  а) C (қ)+1∕ 2O₂ (г) = CO (г) DН₂
  
• 
  ә) CO (г) +1∕ 2O₂ ( г) = CO₂ (г) DН₃
  
• 
  Суммарлық реакция: C (қ)+O₂ (г) = CO₂ (г ) DН₁
  
• 
  Мұнда DН₁, DН₂, DН₃ - сатыларға сәйкес жылу эффектілері.
  
• 
  Гесс заңы бойынша:
  
• 
  DН₁= DН₂ + DН₃
  
• 
  
  
• 
  Гесс заңы орындалу үшін екі жолда да бастапқы заттар (C, O₂ ) мен соңғы зат (CO₂ ) бірдей күйде болуы шарт. Бірдей күй деген – химиялық құрамы, агрегаттық күйлері мен кристалдық модификациясы, реакция жүру жағдайлары бірдей болуын білдіреді.
  

• 
  3-салдар: Реакцияның жылу эффектісі реакция өнімдерінің түзілу жылулары мен бастапқы реагенттердің түзілу жылуларының айырмасына тең.
  
• 
  аА + вВ +…... = dД + eE +...
  
• 
  DH= (d DH_түз. Д + e DH_түз. Е +...) - (aDH_түз. А + в DH_түз. В+...)
  
• 
  немесе DH⁰₂₉₈ =Σν_iDH⁰_{түз. өнім} - Σν_jDH⁰_{түз. Баст} (56)
  
• 
  _. мұндағы ν_i және ν_j - реакция теңдеуіндегі стехиометриялық коэффициенттер.
  
• 
  Жай заттардың түзілу жылуы нөлге тең деп қабылданады.
  
• 
  4-салдар: (Жану жылуын еске түсіріңіз). Егер реакцияға қатысушы заттардың жану жылулары белгілі болса, онда реакцияның жылу эффектісін есептеуге болады.
  
• 
  Гесс заңынан шығатын тұжырым бойынша реакцияның жылу эффектісі бастапқы заттар мен реакция өнімдерінің жану жылуларының айырымына тең:
  
• 
  DH⁰₂₉₈ =Σν_iDH⁰_{жану, баст.} - Σν_jDH⁰_{жану, өнім}
  
• 
  Жану жылуларын да заттың 1 молі үшін табады (арнаулы калориметрде) және анықтама кестесінде мәндері келтірілген.
  

Химиялық реакциялардың жылу эффектісі

С + O₂ = CO₂ + 393 кДж (экзотермиялық қатты газ)

С + Н₂O = CO+ Н₂ - 132 кДж (эндотермиялык қатты бу газ)

Термохимиялық теңдеулер бойынша өндіріске қажетті жылу немесе бөлінетін жылудың шамасын анықтап, олардың мәндері бойынша реакциялардың жүрісін басқаруға болады.

Стандартты жағдайда (t=25°С, 101,3 кПа) жылу мөлшерлері әр түрлі болады екен. Зат массасының сақталу заңы сияқты энергия сақталу заңы да болады. Зат молекуласы түзілгенде қанша энергия бөлінсе, оны айыру үшін сонша жылу сіңіріледі:

Отынның түріне қарай (газ, сұйық, қатты) олар жанғанда бөлінетін жылудың шамасы да әр түрлі болады. Ол әрекеттесуші заттардың табиғатына, жанасу бетінің ауданына және қысымның шамасына (газ күйіндегі отындар үшін) тәуелді. Химиялық реакциялар тек жаңа заттар алу үшін ғана емес, энергия көзі ретінде де пайдаланылады.