Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Наблюдение о том, что общее изменение энтальпии химической реакции не зависит от последовательности стадий.
Observation that total enthalpy change of a chemical reaction is independent of the steps taken
Закон Гесса о постоянстве теплот суммирования, также известный просто как закон Гесса, — это соотношение в физической химии, названное в честь Германа Гесса, швейцарского химика и врача, работавшего в России, который опубликовал его в 1840 году. Закон утверждает, что полное изменение энтальпии в ходе химической реакции не зависит от последовательности прохождения стадий. Закон Гесса в настоящее время понимается как выражение того факта, что энтальпия химического процесса не зависит от пути, по которому система переходит из начального в конечное состояние (то есть энтальпия является функцией состояния). Согласно первому закону термодинамики, изменение энтальпии в системе при реакции, протекающей при постоянном давлении, равно количеству поглощенного тепла (или отрицательному значению выделенного тепла), которое можно определить с помощью калориметрии для многих реакций. Значения обычно приводятся для реакций с одинаковыми начальными и конечными температурами и давлениями (при этом условия могут изменяться в ходе реакции). Закон Гесса можно использовать для определения общей энергии, необходимой для химической реакции, которую можно разбить на синтетические стадии, которые легче охарактеризовать по отдельности. Это позволяет составлять стандартные энтальпии образования, которые можно использовать для прогнозирования изменения энтальпии в сложных синтезах.
Hess’ law of constant heat summation, also known simply as Hess' law, is a relationship in physical chemistry named after Germain Hess, a Swiss born Russian chemist and physician who published it in 1840. The law states that the total enthalpy change during the complete course of a chemical reaction is independent of the sequence of steps taken. Hess' law is now understood as an expression of the fact that the enthalpy of a chemical process is independent of the path taken from the initial to the final state (i. e. enthalpy is a state function). According to the first law of thermodynamics, the enthalpy change in a system due to a reaction at constant pressure is equal to the heat absorbed (or the negative of the heat released), which can be determined by calorimetry for many reactions. The values are usually stated for reactions with the same initial and final temperatures and pressures (while conditions are allowed to vary during the course of the reactions). Hess's law can be used to determine the overall energy required for a chemical reaction that can be divided into synthetic steps that are individually easier to characterize. This affords the compilation of standard enthalpies of formation, which may be used to predict the enthalpy change in complex synthesis.
Теория
Закон Гесса утверждает, что изменение энтальпии в химической реакции остается неизменным, независимо от того, протекает ли реакция в одну или несколько стадий, при условии, что начальные и конечные состояния реагентов и продуктов совпадают. Энтальпия является экстенсивным свойством, что означает, что ее значение пропорционально размеру системы. Вследствие этого, изменение энтальпии пропорционально количеству молей, участвующих в данной реакции. Иными словами, если химическое изменение происходит по нескольким различным путям, общее изменение энтальпии будет одинаковым, независимо от выбранного пути (при условии сохранения начальных и конечных состояний). Если бы это не было так, можно было бы нарушить первый закон термодинамики. Закон Гесса позволяет вычислить изменение энтальпии (ΔH) для реакции, даже если его нельзя измерить непосредственно. Это достигается путем выполнения простых алгебраических операций на основе химических уравнений реакций, используя заранее известные значения энтальпий образования. Комбинирование химических уравнений приводит к результирующему или общему уравнению. Если изменения энтальпии известны для всех уравнений в последовательности, их сумма будет равна изменению энтальпии для результирующего уравнения. Если результирующее изменение энтальпии отрицательно, реакция экзотермическая и, вероятно, будет протекать самопроизвольно; положительные значения ΔH соответствуют эндотермическим реакциям. (Энтропия также играет важную роль в определении самопроизвольности, поскольку некоторые реакции с положительным изменением энтальпии, тем не менее, протекают самопроизвольно из-за увеличения энтропии в реакционной системе.)
Hess's law states that the change of enthalpy in a chemical reaction is the same regardless of whether the reaction takes place in one step or several steps, provided the initial and final states of the reactants and products are the same. Enthalpy is an extensive property, meaning that its value is proportional to the system size. Because of this, the enthalpy change is proportional to the number of moles participating in a given reaction. In other words, if a chemical change takes place by several different routes, the overall enthalpy change is the same, regardless of the route by which the chemical change occurs (provided the initial and final condition are the same). If this were not true, then one could violate the first law of thermodynamics. Hess's law allows the enthalpy change (ΔH) for a reaction to be calculated even when it cannot be measured directly. This is accomplished by performing basic algebraic operations based on the chemical equations of reactions using previously determined values for the enthalpies of formation. Combination of chemical equations leads to a net or overall equation. If the enthalpy changes are known for all the equations in the sequence, their sum will be the enthalpy change for the net equation. If the net enthalpy change is negative , the reaction is exothermic and is more likely to be spontaneous; positive ΔH values correspond to endothermic reactions. (Entropy also plays an important role in determining spontaneity, as some reactions with a positive enthalpy change are nevertheless spontaneous due to an entropy increase in the reaction system.)