Термохимия.

Любые химические процессы, а также физические превращения веществ (испарение, конденсация, плавле­ние и т. п.) всегда сопровождаются либо выделением, либо поглощением энергии в той или иной форме (чаще всего в виде теплоты). Для сопоставления изменения энергии при различных реакциях пользуются величиной теплового эффекта реакции, т. е. количеством теплоты, которое выделяется или поглощается в химическом про­цессе при условии равенства начальной и конечной тем­пературы.

Изучением тепловых эффектов химических реакций, а также процессов перехода веществ из одного агрегат­ного состояния в другое или одной кристаллической фор­мы в другую занимается раздел физической химии и хи­мической термодинамики — термохимия.

Термохимия также изучает теплоемкости веществ и физико-химических систем и зависимость теплоемкости от температуры.

Возникновение термохимии произошло задолго до создания термодинамики и ее приложения к химическим превращениям – химической термодинамики. Сначала она представляла собой раздел химии, занимающийся изучением тепловых эффектов химических реакций. В настоящее время термохимия составляет обширный раздел химической термодинамики, располагающий опытным материалом по теплотам реакций и занимающийся их систематикой и формулировкой общих закономерностей.

Термохимия как наука развивалась на протяжении многих лет.

Блек, а вслед за ним и другие исследователи, использовали открытие скрытой теплоты плавления льда для разработки спо­соба измерения количества теплоты. Если тело отдает теплоту льду, находящемуся при температуре его плавления, то коли­чество отданной теплоты прямо пропорционально массе растаяв­шего льда. Еще в первой половине XIX в. за единицу количе­ства теплоты принимали то ее количество, которое расплавляет единицу массы льда. Исходный лед и образовавшаяся из него вода должны, понятно, находиться при температуре плавления льда.

Лавуазье и Лаплас, усовершенствовав ледяной калориметр, измерили (1782—1784гг.) количество теплоты, выделявшейся при многочисленных химических реакциях. Им же принад­лежит и дальнейшее обобщение положения о сохранении коли­чества теплоты: при обратном течении химической реакции по­глощается то же количество теплоты, которое выделяется при ее прямом течении.

Лавуазье и Лаплас выяснили также причину выделения теп­лоты животными. Они измерили в ледяном калориметре коли­чество теплоты, выделившейся при окислении кислородом пищи животного, и количество теплоты, выделенной морской свинкой при ее дыхании. Количества теплоты, отнесенные к единице массы двуокиси углерода, образовавшейся при окислении пищи, — в одном случае, и выдохнутой морской свинкой—в другом случае, Пыли одного и того же порядка. Лучшему совпадению значений препятствовало уже то обстоятельство, что Лавуазье и Лаплас не учитывали теплоты, выделяемой при окислении водорода. Тем не менее, даже примерное совпадение значений свидетельствовало о том, что выделение теплоты животным вызвано окислением пищи в организме животного кислородом.

Открытие Лавуазье и Лапласа позволило объяснить различие в цвете артериальной и венозной крови. В сороковых годах XIX в. размышление над этим различием явилось исходным пунктом, приведшим Р. Майера к открытию принципа эквивалентности.

Вершиной калориметрических исследований в XIX в. было открытие Г. Гессом (1840 г.) закона постоянства тепловых сумм. «Если образуется соединение, то количество выделившейся теп­лоты является постоянным, независимо от того, образуется ли соединение непосредственно или через промежуточные соеди­нения». Гесс поясняет открытый им закон на примере количества теп­лоты, выделяемой при окислении углеводорода: «Сумма тепла, которая соответствует определенному количеству воды и угле­кислоты, образующихся при горении угля, постоянна, а потому очевидно, что, если водород был ранее связан с углеродом, то это соединение не могло произойти без выделения тепла; это коли­чество теплоты уже исключается и не может содержаться в той теплоте, которая выделяется при окончательном сгорании угля. Отсюда следует весьма простое практическое правило: горючее, сложное по своему составу, всегда выделяет меньше тепла, чем его составные части, отдельно взятые»

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru