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»
Смотрите также
Коксохимическое производство
Основным сырьём для коксохимической промышленности
служат угли. Структура и строение углей могут быть изучены при помощи микроскопа.
Грубая структура угля, обнаруживаемая невооруженным глаз ...
Сталь и чугун
...
Бетулин и его производные
В последние годы, когда береза вовлекается все
больше в химическую переработку, ее экстрактивные вещества исследуют в более
широком аспекте. Одним из основных продуктов её переработки являет ...