III. TRẠNG THÁI RẮN 19
5. Các định luật nhiệt hĩa học: 26
Cơ sở của tính tốn nhiệt hĩa học là các định luật nhiệt hĩa học, trong đĩ chủ yếu là định luật Hess.
a. Định luật Lavoisier – Laplace
"Lượng nhiệt phân hủy một chất thành các nguyên tố bằng lượng nhiệt tạo thành hợp chất đĩ từ các nguyên tố".
Ví dụ : 1/2H2(k) + 1/2I2(k) = HI(k) ; ∆Htt(HI) = 6,2kcal
HI(k) = 1/2H2(k) + 1/2I2(k) ;∆Hph(HI) = -6,2kcal
b. Định luật Hess
"Nếu cĩ nhiều cách để chuyển những chất ban đầu thành những sản phẩm cuối cùng giống nhau thì hiệu ứng nhiệt tổng cộng theo cách nào cũng như nhau" (ở cùng điều kiện nhiệt độ, áp suất).
Nĩi cách khác "Hiệu ứng nhiệt của quá trình hĩa học chỉ phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của các chất đầu và sản phẩm chứ khơng phụ thuộc vào đường đi".
Ví dụ : Giả sử cĩ 1ntg Na; 0,5ptg H2 và 0,5ptg O2. Hãy điều chế 1ptg NaOH và xác định hiệu ứng nhiệt của phản ứng điều chế NaOH.
Giải - Phương pháp 1 :
Na(r) + 1/2O2 = 1/2Na2O2(r) ;
∆H1 = -60,3 kcal
1/2H2(k) + 1/4O2(k) = 1/2H2O(l) ;
∆H2 = -34,1 kcal
1/2Na2O2(r) + 1/2H2O(l) = NaOH(r) + 1/4O2(k);
∆H3=-7,6 kcal
Cộng 3 phương trình trên :
Na(r) + 1/2H2(k) + 1/2O2(k) = NaOH(r) ;∆H=∆H1+∆H2 =-102 kcal - Phương pháp 2 : H2(k) + 1/2O2(k) = H2O(k) ; ∆H1 = - 68,3 kcal Na(r) + H2O(l) = NaOH(r)+1/2H2(k) ;∆H2 =-33,7 kcal Cộng 2 phương trình trên :
Na(r) + 1/2H2(k) + 1/2O2(k) = NaOH(r) ;∆H=∆H1+∆H2 =-102 kcal Với 2 phương pháp điều chế khác nhau, hiệu ứng nhiệt của phản ứng đều là –102 kcal(∆H0
298).
* Hệ quả của định luật Hess :
- Hiệu ứng nhiệt phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của các sản phẩm phản ứng trừ đi tổng nhiệt tạo thành của các chất đầu.
- Hiệu ứng nhiệt phản ứng bằng tổng nhiệt đốt cháy của các chất đầu trừ đi tổng nhiệt đốt cháy của các sản phẩm phản ứng.
Phản ứng tổng quát : aA + bB +… = cC + dD… ∆H0 = Σ(∆H0 tt)sp - Σ(∆H0 tt)cđ = (c∆H0 tt(c) + d(∆H0 tt(D)) – (a∆H0 tt(A) + b∆H0 tt(A)) Hay ∆H0 = Σ(∆H0 đc)cđ - Σ(∆H0đc)sp = (a∆H0 đc(A) + b(∆H0 đc(B)) – (c∆H0 đc(C) + d∆H0 đc(D))