Розвиток періодичного закону д. І. Менделєєва і будова атома
Це означає, що підведена до системи теплота (2 в загальному випадку витрачається на зміну її внутрішньої енергії і на виконання роботи А. Під час термохімічних розрахунків прийнято вважати теплоту, що виділяється системою, додатною (у термодинаміці додатною вважається теплота, поглинута системою).
Під внутрішньою енергією системи U слід розуміти загальний її запас, тобто енергію поступального й обертального руху молекул, енергію внутрішньомолекулярних коливань атомів і атомних груп, енергію руху електронів в атомах, внутрішньоядерну енергію, тобто усі види енергії, крім кінетичної і потенціальної енергії системи в цілому. Під величиною А розуміють роботу, що протидіє всім силам, які діють на систему (зовнішній тиск, електричне і магнітне поля тощо).Суму внутрішньої енергії і добутку об'єму речовини на зовнішній тиск називають ентальпією і позначають літерою H:
Наукове і практичне значення має зміна ентальпії в ході процесу:
Якщо в ході процесу виконується тільки робота розширення і система перебуває за сталого тиску, то
Звідси можна записати
Порівнюючи наведене вище рівняння з рівнянням внутрішньої енергії, бачимо, що за зазначених умов — теплота, яку поглинула система за сталого тиску).
Отже, як внутрішня енергія, так і ентальпія є важливими термодинамічними функціями. Математичний зв'язок між ними відображує зміст основного принципу термодинаміки: кількість теплоти , наданої будь-якій системі, використовується на приріст її внутрішньої енергії та на виконання механічної роботи.
Зміну ентальпії під час перебігу різних процесів визначають так само, як і зміну внутрішньої енергії, тільки визначення проводять за сталого тиску. Так,
під час нагрівання речовини зміну її ентальпії визначають за теплоємністю цієї речовини за сталого тиску:
де n — кількість молів речовини; Сp — мольна теплоємність речовини за сталого тиску.
Зміна ентальпії в хімічних реакціях відповідає взятій з протилежним знаком величині теплового ефекту реакції, що відбувається за сталих температури і тиску.
Під час хімічних перетворень вивільнюється тільки частина енергії, яку мають речовини. Кількість виділеної або поглинутої теплоти називається тепловим ефектом реакції. Теплові ефекти хімічних процесів вивчає термохімія.
Внутрішня енергія, що виділяється лише під час перебігу хімічних реакцій, називається хімічною, під час вивільнення вона перетворюється на інші форми. Так, хімічна енергія сірки та кисню під час утворення оксиду сульфуру (ІV) виділяється у вигляді теплоти і світла, тобто хімічна енергія перетворюється на теплову і світлову. Перетворення хімічної енергії на електричну має місце у гальванічних елементах. Під час вибуху хімічна енергія перетворюється на механічну, теплову, світлову. Отже, хімічна енергія може перетворюватись на теплову, світлову, електричну, механічну і, навпаки, всі види енергії можна перетворити на хімічну: розкладання сполук під час нагрівання, під дією електричного струму (електроліз), освітлення (фотоліз АgВr). Величезне значення має перетворення світлової енергії на хімічну для життєдіяльності рослин (фотосинтез).
Енергетичні зміни, що супроводжують перебіг хімічних реакцій, мають велике практичне значення. Термохімія оцінює стійкість сполук за тепловими ефектами їх утворення, а також ступінь енергетичної доцільності хімічних реакцій за певних умов.
Кількісні дослідження теплових ефектів різних речовин вперше виконали в 1780-1784 рр. А. Л. Лавуазьє і П. С. Лаплас.
Щоб забезпечити можливість порівняння теплових ефектів різних реакцій, термохімічні розрахунки слід робити відносно одного моля сполуки за температури 25 °С (298,15 К) і тиску 101 кПа (1 атм). Теплові ефекти, визначені за таких умов, називають стандартними.