Тепловой эффект химической реакции

Одним из признаков химической реакции является выделение или поглощение энергии (чаще всего тепловой).
Химические реакции, сопровождающиеся выделением энергии, называются экзотермическими, а реакции, протекающие с поглощением энергии — эндотермическими.
Примером экзотермической реакции может служить любая реакция горения, например, горение магния в кислороде (Рис. 1)
2Mg + O2 = 2MgO.
К ендотермическим реакциям относятся многие реакции разложения, например, реакция разложения кальций карбоната (Рис. 2)
СаСО3 = СаО↑ + СО2
горение_магния

Рис.1. Горение магния в кислороде.

Разложение кальций карбоната

Рис. 2. Термическое разложение гидрокарбоната натрия.

.
Каждое вещество обладает запасом внутренней энергии (U), которая включает  энергию движения  и энергию взаимодействия атомов, молекул, ионов, а также энергию , связанную с существованием составных частей атомов и ядерную энергию. (Рис. 3.)
Внутр енерг рус

Рис. 3. Внутренняя энергия вещества.

Энергетические изменения, которые происходят в процессе химических реакций, подчиняются закону сохранения и превращения энергии: энергия не возникает из ничего и не исчезает бесследно, а только переходит из одной формы в другую.
Поскольку в процессе реакции происходит разрушение одних химических связей и образование других, претерпевают изменение электронные оболочки атомов, то суммарная внутренняя энергия продуктов реакции отличается от суммарной внутренней энергии реагентов.
При этом возможны два случая.
1. Uреагентов > Uпродуктов реакции.  Согласно закону сохранения энергии в результате такой реакции энергия выделяется в окружающую среду: продукты реакции,  посуда, воздух нагреваются. То есть в этом случае осуществляются экзотермические реакции.
2. Uреагентов < Uпродуктов реакции.  Согласно закону сохранения энергии в этом случае вещества  поглощают энергию из окружающей среды и реакционная смесь охлаждается. В этом случае проходят эндотермические реакции.
Разница между внутренней энергией исходных веществ и продуктов реакции —  тепловой эффект реакции.
То есть тепловой эффект реакции — это энергия, которая выделяется или поглощается в химической реакции.
Если химические реакции проходят при постоянном давлении, то пользуются физической величиной энтальпия (энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенном постоянном давлении), которую обозначают латинской буквой Н. Изменение энтальпии (ΔН) — это тепловой эффект реакции при постоянном давлении:
ΔНреакции = Нпродуктов реакцииНреагентов.
Если энтальпия продуктов реакции меньше энтальпии реагентов (ΔН <0), то во время реакции теплота выделяется и происходит экзотермическая реакция.
Если энтальпия продуктов реакции больше энтальпию реагентов (ΔН>0), то во время реакции теплота поглощается и происходит эндотермическая реакция.
Изменение_энтальпии
Обычно теловой эффект реакции относят к тем количествам веществ, которые определены уравнением и выражают его в единицах энергии: джоулях (Дж) или килоджоулях (кДж). Уравнения реакций, в которых учитываются их тепловые эффекты, называют термохимическими.
Рассмотрим термохимическое уравнение экзотермической реакции горения магния:
2Mg + O2 = 2MgO, ΔН=-1203 кДж.
Согласно этому уравнению реакции при сгорании 2 моль магния выделяется 1203 кДж энергии.
Для эндотермической реакции разложения кальций карбоната получим:
СаСО3 = СаО↑ + СО2, ΔН=+180 кДж.
Согласно этому уравнению реакции при разложении 1 моль кальций карбоната поглощается 180 кДж энергии.