-КОРОТКИЙ ЗМІСТ

Характерною ознакою хімічних перетворень є зміна внутріш­ньої енергії реагуючих речовин і енергії системи в цілому.

Енергетичні ефекти реакцій вивчає розділ хімії, що має назву термохімії. У термохімії розрізняють два види хімічних реакцій. Реакції, які супроводяться виділенням теплоти, називаються екзотермічними, а реакції, які супроводяться поглинанням теплоти – ендотермічними.

Внутрішня енергія U – це повна енергія системи (за винятком потенціальної та кінетичної енергій системи в цілому), яка складається з енергії руху молекул, енергії міжмолекулярного зв’язку, енергії руху атомів у молекулі тощо. 

Ентальпія Н (Н) – це термодинамічна функція, що визначає енергію, необхідну для приведення даної системи в даний стан і при цьому враховує зміну внутрішньої енергіі системи і її роботу. Позитивна величина зміни ентальпії Н відповідає поглинанню теплоти системою. Негативна зміна ен­тальпії відповідає виділенню теплоти.

Термохімічними рівняннями називають таку форму запису реакцій, в яких одночасно з хімічними символами зазначений також тепловий ефект реакції. З термохімічними рівняннями можна проводити всі операції, як з алгебричними, тобто віднімати, додавати одне до одного, множити або ділити члени рівняння на те саме число, міняти знаки і переводити члени з однієї частини в другу.

Закон Гесса: сумарний тепловий ефект ряду послідовних хімічних реакцій дорівнює сумарному тепловому ефекту будь-якого іншого ряду реакцій з тими самими початковими і кінцевими продуктами реакції.

Тепловий ефект реакції утворення одного моля будь-якої спо­луки з простих речовин називають теплотою (енталь­пією) утворення. Теплоти утворення сполук, виміряні за стандартних умов, на­зивають стандартними і позначають (Н0298)утв. Виходячи з теплот утворення, можна розрахувати тепловий ефект будь-якої хімічної реакції.

Утворення молекул простих чи складних речовин з атомів су­проводиться виділенням енергії, яка називається енергією утворення. Вона дорівнює енергії дисоціації молекул (з протилежним знаком), тобто тепловому ефекту роз­щеплення речовини на вільні атоми, яка дозволяє розрахувати енергію хімічного зв’язку. Енергія хімічного зв’язку дає змогу порів­няти міцність зв’язків одних атомів з іншими, а також оцінити енергію утворення молекул з вільних атомів.

Для кількісної оцінки відносної ймовїрностї двох станів систе­ми, або для оцінки ступеня невпорядкованості, введено термодинамічну фун­кцію – ентропію S. Ентропія є дуже важливою функцією для розуміння пере­бігу хімічних реакцій, що дає змогу передбачати, які процеси мо­жуть здійснюватись самовільно, а які – ні. Ентропія також дає змогу робити висновок про напрямок можливих перетворень і кон­тролювати їх.

На перебіг хімічного процесу можуть впливати два фактори: ентальпійний і ентропійний. Самовільному перебігу процесу сприяє зменшення ентальпії системи, тобто від’­ємне значення Н. Для хімічних перетворень це, як правило, озна­чає утворення більш складних частинок з менш складних. Крім того, самовільний перебіг процесу характеризується збільшенням ентро­пії, або додатним значенням S. Додатна величина S свідчить про тенденцію частинок до подрібнення. Як видно, ентальпійний і ентропійний фактори мають протилежний характер.

Взагалі можливості перебігу хімічного процесу визначаються енергією Гіббса G0 = Н0 – ТS0

Характер зміни енергії Гіббса дає змогу зробити висновки про принципову можливість або неможливість реакції. Реакція можлива і відбувається самовільно тільки тоді, коли під час реакції енергія Гіббса зменшується (G0  0).