93,5 кДж,

и и

С(графит) + Оад -> СО2(г) + 393,5 кДж. Если в результате реакции теплота выделяется (Q > 0), то энтальпия системы понижается (АН < 0). Такая реакция называется экзотермической. Реакция, протекающая с поглощением теплоты (Q < 0), т. е. с повышением энтальпии системы (АН > 0), называется эндотермической.

Основным законом термохимии является закон Гесса: тепловой эффект реакции определяется только начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути перехода системы из одного состояния в другое.

Следствие из закона Гесса: стандартный тепловой эффект реакции равен сумме стандартных теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных теплот образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов:

АН298 (р-ции) = IA/ Н298 (прод.) -1Ау Н298 (исх.)

Пример 1. Пользуясь данными о стандартных энтальпиях образования веществ в реакции 2Mg(K) + CO2 (г) = 2MgO(K) + С(графит) вычислить АН реакции.

Решение:

Исходя из табличных данных по энтальпиям образования С02 и MgO и учитывая, что стандартные энтальпии образования веществ равны нулю, находим величину стандартной энтальпии реакции:

А Н=2Af Н(MgO) - Af Н(CO2) = = -601,8 2 + 393,5 = -810,1 кДж/моль.

Пример 2. Исходя из теплоты образования газообразного диоксида углерода (С02) = -393,5 кДж/моль) и термохимического уравнения С(графит) + 2N20 (Г) = С02(г) + 2N2(r); A^98 = -557,5кДж. Вычислить теплоту образования N20(r).

Решение:

AН(р-ции) = (Af Н(CO2) + 0) - (2Af Н(N2O) + 0),

откуда

2AfН(N2O) = Af Н(CO2) - AН(р-ции) = -393,5 - (-557,5) = 164 кДж.

Следовательно, Af Н298 (N20) = 164 / 2 = 82 кДж/моль.

Направление, в котором самопроизвольно протекает химическая реакция, определяется совместным действием двух факторов: 1) тенденцией к переходу системы в состояние с наименьшей внутренней энергией ( в случае изобарных процессов - с наименьшей энтальпией); 2) тенденцией к достижению наиболее вероятного состояния, т. е. состояния, которое может быть реализовано наибольшим числом равновероятных способов (микросостояний).

Мерой первой из этих тенденций для изобарных процессов служит изменение энтальпии в химической реакции: отрицательный знак AG указывает на уменьшение, а положительный - на возрастание эн-та ьпии системы.

Мерой вероятности (неупорядоченности, беспорядка) состояния системы в термодинамике принято считать энтропию S - величину пропорциона ьную огарифму чис а равновероятных микросостояний, через которые может быть реа изовано данное макросостояние:

S = k . ln W.

Единица измерения энтропии - Дж/моль'К.

Энтропия возрастает при переходе вещества из криста ического состояния в жидкое и из жидкого в газообразное, при растворении криста ов, при расширении газов, при химических взаимодействиях, приводящих к уве ичению чис а частиц, и прежде всего частиц в газообразном состоянии. Напротив, все процессы, в результате которых упорядоченность системы возрастает (конденсация, по имеризация, сжатие, уменьшение чис а частиц), сопровождаются уменьшением энтропии.

Пример 3. Не производя вычислений, определить знак изменения энтропии в с едующих реакциях:

(1) (2)

(3)

Решение:

В реакции (1) 1 мо ь вещества в криста ическом состоянии образует 3 моль газов, следовательно, AS1 > 0. В реакциях (2) и (3) уменьшается как общее чис о мо ей, так и чис о мо ей газообразных веществ, так что AS2 < 0 и AS3 < 0. При этом AS3 имеет более отрицательное значение, чем AS2, так как S(H2O(3K)) < S(H2O(r)).

Д я энтропии справед иво утверждение, ана огичное рассмотренному выше для AG: изменение энтропии системы в результате химической реакции (AS) равно сумме энтропии продуктов реакции за вычетом суммы энтропии исходных веществ. Как и при вычислении энта ьпии, суммирование производят с учетом стехиометрических коэффициентов.

Стандартная энтропия простых веществ, в отличие от энтальпии образования простых веществ, не равна нулю.

Функцией состояния, одновременно отражающей влияние обеих упомянутых выше тенденций на направление протекания химических процессов, служит энергия Гиббса (свободная энергия), связанная с энтальпией и энтропией соотношением

G = Н - TS,

где Т - абсолютная температура.

Как видно, энергия Гиббса имеет ту же размерность, что и энтальпия, и поэтому обычно выражается в Дж или кДж.

Для изобарно-изотпермических процессов (т. е. процессов, протекающих при постоянных температуре и давлении) изменение энергии Гиббса равно:

AG =АЯ - TAS.

Как и в случае АН и AS, изменение энергии Гиббса AG в результате химической реакции (энергия Гиббса реакции) равно сумме энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом суммы энергий Гиббса образования исходных веществ; суммирование производят с учетом числа молей участвующих в реакции веществ.

Энергию Гиббса образования вещества относят к 1 молю этого вещества и обычно выражают в кДж/моль; при этом AG0 образования наиболее устойчивой модификации простого вещества принимают равной нулю.

При постоянстве температуры и давления хи