Закон Гесса - Шпаргалка по физической и коллоидной химии

Изучая тепловые эффекты разных химических реакций, русский ученый Г.М. Гесс в1840 году установил закон, который назван его именем: теплота химической реакции, протекающей при постоянном объеме или постоянном давлении, определяется только природой исходных веществ и продуктов и не зависит от числа и последовательности промежуточных стадий при условии, что теплоты измерены при одинаковых температурах.

Интересно, что закон Гесса был открыт раньше установления первого начала термодинамики. После установления первого начала стало ясно, что закон Гесса является одним из следствий этого начала, согласно которому Qv = DU и Qp = DH, где DU и DH – функции состояния и не зависят от пути процесса. Закон Гесса имеет большое практическое значение, так как позволяет рассчитать теплоты химических реакций, для которых они не могут быть определены экспериментально или это очень сложно сделать. Обычно для этого решают систему термохимических уравнений.

Термохимическим называют такое уравнение, в котором в правой части наряду с химическими формулами продуктов реакции указывают теплоту реакции. При этом для реагирующих веществ указывается агрегатное состояние участников реакции. Если вещество в твердом состоянии существует в нескольких полиморфных модификациях, то необходимо указать эту модификацию.

Стехиометрические коэффициенты могут быть и дробными, так как они указывают молярные количества реагирующих веществ.

С термохимическими уравнениями можно проводить такие же математические операции, как и с алгебраическими. Например, превращение глюкозы в молочную кислоту при анаэробной ферментации используется некоторыми микроорганизмами для получения энергии.

Непосредственно измерить теплоту этого процесса трудно, поскольку параллельно с молочной кислотой образуются и другие продукты.

Однако можно экспериментально определить теплоты следующих реакций:

1. С6Н12О6 (Т) + 6О2 → 6CO2 (Г) + 6 Н2О (Ж) – 2808кДж;

2. СН3СН(ОН)СООН (Ж) + 3О2 (Г) → 3СО2 (Г) + 3Н2О (Ж) – 321кДж;

3. С6Н12О6 (Т) + aqua → С6Н12О6 (aqua) + 10,7 кДж.

Вычитая из уравнения 1 удвоенное 2 и затем 3, получим:

С6Н12О6 (Т) - 2СН3СН(ОН)СООН (Ж) +6О2 (Г) - 6О2 (Г) - С6Н12О6 (Т) =

6CO2 (Г) - 6CO2 (Г) + 6Н2О (Ж) - 6Н2О (Ж) - С6Н12О6(aqua) – 2808 +2×321 – 10,7.

После сокращения: 2СН3СН(ОН)СООН (Ж) → С6Н12О6 (aqua) – 2155,3 кДж.