Закон Гесса

До проведения работ Гесса было показано (А. Лавуазье), что количество теплоты, поглощаемое в прямой химической реакции, равно количеству теплоты, выделяющемуся в обратной реакции. Однако более широко связи между теплотой химической реакции и ее природой подробно исследовал Гесс. Он провел широкую серию экспериментов по нейтрализации кислот, измеряя при этом количество выделяющейся кислоты. Опубликованные им в 1840 г. результаты легли в основу закона, названного его именем. Сам автор его формулировал следующим образом: «Количество тепла, выделяющееся при образовании любого данного соединения, постоянно, независимо от того, образовалось ли это соединение прямо или окольным путем, за один шаг или за серию шагов». Современная формулировка этого закона следующая: «Тепловой эффект химической реакции не зависит от пути протекания процесса, а определяется только начальным и конечным состоянием системы (состоянием исходных веществ и продуктов реакции)». Это можно проиллюстрировать схемой, где в позициях (1) и (2) показаны исходные продукты первой и второй последовательных стадий, которые могут быть разделены большим промежутком времени, а над стрелками приведены собственно суммарные процессы с указанием их тепловых эффектов H_i.

Ниже показан тот же суммарный процесс, но протекающий в одну стадию и его тепловой эффект. В соответствии с законом Гесса должно соблюдаться равенство

H₁ + H₂ = H₃,

естественно с учетом знака. Действительно, экспериментально имеем:

H₁ = 124,3 кДж; H₂ = 284,9 кДж; H₃ = 409,2 кДж.

Геннадий Иванович Гесс (07.08.1802 – 12.12.1850) – академик Петербургской Академии наук (с 1830 г.), родился в Женеве, окончил Дерптский университет, совершенствовал свое образование в Стокгольмском университете. Один из основоположников термохимии. Сформулировал в 1840 г. положение, согласно которому величины тепловых эффектов химических реакций могут служить мерой химического сродства. Открыл (1840 г.) основной закон термохимии, названный его именем.

Сформулировал закон электронейтральности, согласно которому смешение нейтральных солевых растворов не сопровождается тепловым эффектом. Впервые экспериментально доказал, что при нейтрализации моль-эквивалента любой сильной кислоты сильным основанием всегда выделяется одинаковое количество теплоты (определяемое теплотой образования моль-эквивалента воды Н⁺+ ОН^НОН).

Открыл четыре новых минерала: вертит, уваровит, гидроборацит, фольбортит. Разработал способ получения теллура из теллурида серебра, впервые им же изученного минерала. Автор учебника «Основания чистой химии» (1831 г.), выдержавшего семь изданий.

Закон Гесса – следствие из 1-го начала термодинамики, сформулированного двумя годами позднее.

Теперь появилась необходимость более строго сформулировать понятие теплового эффекта химической реакции. Согласно К.С. Краснова с соавторами, под тепловым эффектом химической реакции понимается количество теплоты, которое выделяется или поглощается при следующих условиях:

 процесс протекает необратимо при р = const или V = const;

 в системе не совершается никаких видов работ, кроме работы расширения;

 продукты реакции имеют ту же температуру, что и исходные вещества.

Но, так как Q_V = U, а Q_p = H и U и H – функции состояния, то в этих случаях Q_V и Q_p – также функции состояния, что и обусловливает закона справедливости Гесса.