Жылу эффекттерін көрсете отырып термохимиялық теңдеулер құрастырыңыз.

Химиялық реакцияларда бөлінетін немесе сіңірілетін энергия мөлшері калориметр арқылы өлшенеді. Q орнына сан мәнін қойғанда химиялық теңдеу былай кескінделеді:

С + О₂ = СО₂ + 402,24 кДж

2НgО =2Нg + О₂ -180 кДж

Химиялық реакция кезінде бөлінетін немесе сіңірілетін жылулық мөлшері, реакцияның жылу эффектісі деп аталады.

Жылу эффектісі көрсетілген химиялық теңдеулер термохимиялық теңдеулер деп аталады. Термохимиялық теңдеулерді жазғанда темродинамика бойынша бөлінген жылу теңдеудің оң жағына теріс (-) белгісімен, ал сіңірген жылу оң (+) белгісімен көрсетіледі.

Термохимиялық есептеулер негізінде 1840 жылы Г.И. Гесс ашқан заң (Гесс заңы) жатады: Реакцияның жылу эффектісі реакцияға қатысқан заттар мен реакция нәтижесінде түзілген заттардың күйіне ғана байланысты, ал реакцияның қандай жолмен жүруіне байланысты емес. (Q=5Н).

1) С_графит + О ₂ =СО_2(г) Н=-394 кДж

Н – энтальпия өзгерісі (энтальпияны көлемі ұлғаятын жүйенің энергиясы деп қарастыруға болады).

2) С_графит + О_2(г) =СО_(г) Н=-111 кДж

СО_(г) + О₂ = СО_{2 (г)} Н = 283 кДж

Бұл теңдеулерді мүшелеп қосқан кезде келесі реакция теңдеуі шығады:

С_графит + О_2(г) + СО_(г) + О₂ = СО_{2 (г)} + СО_(г)

Н = (-111) + (-283) = -394 кДж

Соңғы теңдеуден аралық қосылыстарды шығарып тастап, жай заттардан көрміртек (IV) оксиді түзілетін жиынтық теңдеуін жазылады:

С + О₂ = СО_2­ Н = - 394 кДж

Г.И. Гесс заңынан бірнеше салдар шығады:

1- салдар: Тура реакцияның жылу эффектісі кері таңбамен алынған кері реакцияның жылу эффектісіне тең.

Мынадай қайтымды реакциялар жүреді екен дейік:

А ® В Н₁

В ® А Н₂

Гесс заңынан шығатын салдар бойынша: Н₁ = - Н₂

2- салдар: Реакция жылу энтальпиясы реакция нәтижесінде шыққан заттардың түзілу жылуларының қосындысы мен реакцияға қатысқан заттардың түзілу жылуларының қосындысының айырмасына тең.

Мысалы: Темір (ІІ) карбонатының ыдырау реакциясының теңдеуін жазып, оған қатысатын заттардың түзілу энтальпиялары арқылы реакцияның жылу эффектісін есептеуге болады:

FеСО₃ FеО + СО₂ Н = ?

Сонда, Гесс заңы бойынша реакцияның жылу эффектісі

Қосымша: Заттардың түзілу энтальпиялары (жылулары) Гесс заңын және оның салдары арқылы заттардың түзілу энтальпияларын пайдаланып термохимияда көптеген есептеулер жүргізеді.

1-мысал.Газ күйіндегі көмір(ІІ) оксидінің жылу түзуі (∆ Нº = -393, 5 кДж/моль) және термохимиялық теңдеуі

С_{(графит)} + 2N₂О_(г) = СО_2(г) + 2N₂ (1)

∆ Нº₁ = -557,5 кДж

N₂О_(г) жылу түзілуін есепте.

Шешуі.Ізделініп отырған шаманы х арқылы белгілеп, жай заттардан түзілген N₂О түзілуінің термохимиялық теңдеуін жазамыз:

N_2(г) + ½О_2(г) =N₂О_(г) ∆ Нº₁ = хкДж (2)

Жай заттардан түзілген СО₂ газының түзілу термохимиялық теңдеуін жазайық:

С_{(графит)} + О_2(г) = СО_2(г), ∆ Нº₂ = -393, 5 кДж (3)

және (3) теңдеулерден (1) теңдеуді алуға болады. Ол үшін (2) теңдеуді екіге көбейтіп, (3) теңдеуді алып тастаймыз. Бұдан:

С_{(графит)} + 2N₂О_(г) = СО_2(г) + 2N₂

∆ Нº₁ = (-393, 5 - 2) кДж

(1) және (2) теңдеулерді салыстыра отырып, анықтаймыз: -393, 5 - 2х = -557, 5, бұдан х = 82, 0 кДж/моль.

2-мысал.Түзілу энтальпиясын - СО₂(г), Н₂О(г) және СН₄(г) біле тұра, метанның жану реакциясының стандартты энтальпия өзгерісін анықта.

СН₄(г) + 2О₂(г) = СО₂(г) + 2 Н₂О (г)

Шешуі.СО_2, Н₂О және СН₄ түзілуінің термохимиялық реакция теңдеуін жазамыз.

C_{(графит)} + О₂ (г) = СО₂(г); ∆ Нºсо₂ = -393, 5 кДж (1)

Н₂(г) + ½ = О₂(г); ∆ НºН₂О = -241, 8 кДж (2)

C_{(графит)} + 2 Н₂(г) = СН₄(г); ∆ НºСН₄= -74, 9 кДж (3)

теңдеумен екі еселенген (2) теңдеуді қосып және (3) теңдеуді алып тастағанда, бізге қажет термохимиялық реакция теңдеуін аламыз:

СН₄(г) + 2О₂(г) = 2Н₂О(г)

∆ Нº = ∆ Нº_СО2 = 2∆ Нº_Н2О - ∆ Нº_СН4

Орнына мәндерін қойып келесі мәндерді аламыз:

∆ Нº = -39, 35 - 241, 8 ∙ 2 + 74, 9 = - 802, 2кДж

Осы мысал негізінде қолдануға тиімді Гесс заңының бірінші салдары шығады: Химиялық реакцияның жылу эффектісі өнімнің түзілу жылуының алгебралық қосындысынан бастапқы заттардың жылуының алгебралық қосындысын алып тастағанға тең.