Теплота реакции. Закон Гесса
Разрыв и образование химических связей в ходе реакции сопровождается изменением энергии системы. Разница в энергиях связей в исходных веществах и продуктах реакции составляет энергию химической реакции, в том числе ее теплоту.
Нередко понятия "теплота реакции" и "энергия реакции" используются как тождественные, хотя они имеют различный смысл. Теплота – один из видов энергии. При химической реакции может происходить выделение (поглощение) энергии и в других видах (электрическая, механическая, световая энергия).
Теплота (тепловой эффект) реакции – это количество тепловой энергии, выделившееся или поглощенное системой в результате протекающих в ней химических превращений.
Тепловой эффект обозначается символами Q или ΔH (Q = –ΔH). Реакции, идущие с выделением теплоты (Q > 0; ΔH < 0), относятся к экзотермическим, а с ее поглощением (Q < 0; ΔH > 0) – к эндотермическим.
Уравнение реакции с указанием ее теплового эффекта называется термохимическим. Например:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Q
Если теплоту реакции отнести к 1 моль определенного вещества, то в термохимическом уравнении некоторые стехиометрические коэффициенты могут быть дробными.
Например:
C6H6(ж) + 7,5O2 
6CO2(г) + 3H2O + 3301,6 кДж/моль
На теплоту образования веществ влияет их агрегатное и фазовое состояние. Поэтому в термохимических уравнениях принято указывать это состояние (г - газ, ж - жидкость, т - твердое вещество, к - кристаллическая фаза).
В основе термохимических расчетов лежит закон постоянства количества теплоты, открытый русским химиком Г.И. Гессом в 1840 г.
Тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояний реагирующих веществ и не зависит от пути реакции, то есть от числа стадий и промежуточных состояний.
Этот закон является следствием всеобщего закона сохранения энергии. Согласно закону Гесса, теплота химической реакции равна разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исходных веществ:
Qреакции = ΣQобр.(продуктов) — ΣQобр.(исх.веществ),
где Qобр. – теплота образования 1 моль соединения из простых веществ в стандартных условиях (Т = 298 К, p = 101,3 кПа).
Величину Qобр. = –ΔHoобр. называют стандартной молярной теплотой (энтальпией) образования вещества.
Стандартные теплоты образования простых веществ в наиболее устойчивой модификации (О2, Н2, Сграфит и т.п.) приняты равными нулю.
Закон Гесса позволяет рассчитать тепловые эффекты любых промежуточных (в том числе, гипотетических) стадий на пути превращения реагента в продукт реакции.
ГЕСС Герман Иванович (7.VIII.1802 – 12.XII.1850)
Русский химик, академик Петербургской АН (с 1830). Родился в Женеве. Окончил Дерптский университет (1825) как доктор медицины. Совершенствовал образование в Стокгольмском университете (1825). С 1830 профессор Петербургского технологического института, в 1832-1849 - Петербургского горного института. Один из основоположников термохимии.
Открыл (1840) основной закон термохимии - закон постоянства количества теплоты, согласно которому тепловой эффект реакции зависит только от начального и конечного состояний реагирующих вешеств, а не от числа стадий процесса (закон Гесса).
Выдвинул (1840) положение, в соответствии с которым величины тепловых эффектов реакции могут служить мерой химического сродства.
Установил (1840), что при смешении нейтральных солевых растворов тепловой эффект отсутствует (закон термонейтральности). Показал, что при нейтрализации любой сильной кислоты сильным основанием всегда выделяется одинаковое количество теплоты.
Наряду с термохимическими исследованиями занимался изучением минералов, платины и ее каталитических свойств, состава пчелиного воска и различных смол.
Открыл (1837) сахарную кислоту.
Впервые в России предложил (1849) систематику химических элементов.
Принимал участие в исследовательских экспедициях на Урал, в район озера Байкал.
Автор учебника "Основания чистой химии" (1831), выдержавшего 7 изданий, который многие годы был основным учебником химии для всех учебных заведений России.
