Закон постоянства сумм тепла

По природе своей все химические элементы, объединяясь в молекулы, отдают избыточный запас энергии, как бы скатываясь в потенциальном поле к самой нижней точке.

Таким образом, для обеспечения процессов, связанных с химическими превращениями, необходимо произвести два действия: во-первых, затратить энергию на превращение исходных веществ в атомарное состояние, и, во-вторых, соединить атомы в продукты сгорания в соответствии с химической реакцией взаимодействия этих веществ. После этого вычисляется разница между энергосодержанием продуктов реакции и теплосодержанием исходных компонент, то есть определяется количество энергии, выделяемое (или поглощаемое) при реакции. Все изложенное в термохимии называется Законом постоянства сумм тепла (закон Гесса).

Выделяемая в реакции энергия зависит от структуры молекул всех участвующих в реакции веществ и от вида ковалентных связей в структурах молекул. Например, молекула этилена С2Н4 может быть представлена в виде структурной формулы

то есть в ней присутствует четыре одинарных связи С – Н и одна двойная связь С = С, каждой из которых соответствует своя энергия.

Рассчитаем энергию, выделяемую в реакции сгорания этилена

Молекулы углекислого газа, воды и кислорода

имеют, соответственно, две связи С = О, две связи О ‒ Н, одну связь О = О.

Однако, рассмотренный метод имеет существенный недостаток, поскольку чаще всего одна и та же химическая связь в разных по структуре и химическому составу молекулах может иметь отличную величину. Поэтому помимо средних значений энергий связи типа вышеуказанных приходится вводить различные поправки, причем, невсегда очевидные, что сразу снижает прозрачность модели и, естественно, точность расчетов.

Короче говоря, результат горения будет зависеть не только от природы реагентов, но и от их начального и конечного состояния, от внешних условий, (давление, начальная температура) и даже от температуры пламени. Все это ставит под сомнение объективность оценки теплового эффекта любой реакции.