Главная » Справочник » Концепции современного естествознания » Энергетика химических процессов

Энергетика химических процессов

При химической реакции выделяется или поглощается энергия, так как реакция сопровождается перестройкой энергетических уровней атомов или молекул веществ, участвующих в ней, и веществ, образующихся в ходе реакции.

Вопросы энергетики химических процессов рассматриваются в разделе химии, который называется химической термодинамикой, и ее частным разделом — термохимией.

Реакции, при которых наблюдается выделение энергии (Q), называются экзотермическими (Q > 0). Реакции, идущие с поглощением энергии, называются эндотермическими (Q < 0).

Выделение или поглощение энергии в результате процесса зависит от соотношения количества энергии, затраченной на разрыв или возбуждение химических связей первоначально взятых веществ, и энергии, выделяющейся в результате образования новых химических связей в продуктах реакции.

Энергия, образующаяся в результате химических реакций, может выделяться в разных формах, но, конечно, в эквивалентных количествах.

Так, например, фотохимические процессы при фотографии развиваются при поглощении квантов лучистой энергии галоидами серебра и, наоборот, можно построить источник когерентного излучения — лазер, работающий на энергии химических реакций.

Затрачивая электрическую энергию, можно выделять нужные вещества из растворов или расплавов путем электролиза. Получить электрическую энергию можно за счет химических реакций, протекающих в гальванических элементах или аккумуляторах.

Чаще всего в результате химических реакций выделяется или поглощается тепловая энергия.

Для таких реакций справедливы следующие два закона термохимии:

Первый закон термохимии (Лавуазье–Лапласа): тепловой эффект образования данного соединения в точности равен, но обратен по знаку тепловому эффекту его разложения. Из закона Лавуазье–Лапласа следует невозможность построить вечный двигатель 1-го рода, использующий энергию химических реакций.

Второй закон термохимии (Г. И. Гесс, 1802–1850 гг.): тепловой эффект химической реакции при отсутствии работы внешних сил не зависит от характера и последовательности отдельных ее стадий и определяется только начальными и конечными продуктами реакции и их физическим состоянием.

Утверждение о том, что тепловой эффект процесса не зависит от его отдельных стадий и их последовательности, позволяет рассчитывать тепловые эффекты реакций для случаев, когда их определить экспериментально или очень трудно, или вообще невозможно.

Применение закона Гесса чрезвычайно расширило возможности термохимии, позволяя производить точные расчеты тепловых эффектов образования целого ряда веществ. Химическая термодинамика, так же, как и общая термодинамика, основана на двух началах (законах).

Предыдущая статья Элементарные частицы Следующая статья Ядерная физика

Статьи по теме