Термохимия вивчає теплові ефекти хімічних реакцій, тобто кількості теплоти, яка виділяється або поглинається в ході хімічної реакції. Термохимия - це застосування першого закону термодинаміки до хімічних процесів. При розробці нових технологічних процесів і проектуванні обладнання необхідно знати теплові ефекти кожного з планованих процесів. Біологів цікавить, чи достатня енергія, що виділяється в результаті протікають реакцій, для підтримки життя клітини. На ці питання дозволяють відповісти термохимические розрахунки.
Перш за все необхідно відповісти на питання: чому практично всі хімічні реакції супроводжуються певними тепловими ефектами? Для відповіді на це питання потрібно врахувати, що при реакції відбувається розрив і утворення хімічних зв'язків. Розглянемо як приклад взаємодію водню з хлором:
Очевидно, для освіти 2 моль хлороводню повинні бути розірвані зв'язки в 1 моль водню і 1 моль хлору. Наведемо значення енергій зв'язку:
Н-Н - 436,0 кДж / моль; Cl-Cl - 242,3 кДж / моль; Н-Сl - 431,4 кДж / моль
Для розриву зв'язків в молекулах водню і хлору повинно бути витрачено 436,0 + 242,3 = 678,3 кДж. Освіта зв'язків 2 моль хлороводню призведе до виділення 431,4 × 2 = 862,8 кДж. Таким чином, розглянута реакція супроводжується виділенням теплоти в кількості 862,8 - 678,3 = 184,5 кДж.
Більшість хімічних реакцій протікають при постійному тиску (у відкритому склянці, колбі). У попередньому параграфі ми прийшли до висновку, що при ізобарних процесах кількість теплоти вимірюється зміною ентальпії. Тому теплові ефекти реакцій прийнято позначати величинами DН.
Реакції, які супроводжуються виділенням теплоти, називаються Екзотермічний. Якщо реакція протікає з поглинанням теплоти вона називається ендотермічний. Відповідно до прийнятої в термодинаміки системою знаків (см.1.2.4.) Для екзотермічніреакцій DН<0, а для эндотермических – DН>0.
Хімічні рівняння, в яких зазначено тепловий ефект реакції при постійному тиску називаються термохіміческіміуравненіямі. Значення DН в кДж відносять до кількості речовин, що беруть участь в реакції, причому стехіометричні коефіцієнти можуть бути дробовими. При складанні термохімічних рівнянь має бути зазначено агрегатний стан кожного речовини: (г) - газоподібне, (ж) - рідке, (к) - кристалічна, (водн) - у водному розчині. Термохімічне рівняння реакції, розглянутої на початку цього параграфа, має бути записано так:
Складемо тепер термохімічне рівняння реакції нейтралізації сильної кислоти сильною основою. Ми знаємо, що будь-які реакції нейтралізації сильних кислот лугами можуть бути описані одним і тим же іонно-молекулярних рівнянням:
Вказуючи стан частинок в розчині і, розглядаючи освіту 1 моль води при температурі 298 К і тиску 1 атм. можемо записати термохімічне рівняння:
Зміна ентальпії буде, природно, одним і тим же незалежно від природи сильної кислоти (HCl, HNO3. H2 SO4) і сильної основи (КОН, NaOH).