Головна

Лекція 6. Хімічна термодинаміка

  1.  XI. Алхімічні ІНТЕРПРЕТАЦІЯ РИБИ
  2.  алхімічні ЖИДКОСТЬ
  3.  Антонов А. І., Борисов В. А. Лекції по демографії. М., 2011. Лекція 7. С. 373-416.
  4.  Б. Органічна хімічна технологія
  5.  біохімічна еволюція
  6.  Вступна лекція
  7.  Вступна лекція

Ключові слова: перший і другий закони термодинаміки, стандартна теплота утворення речовини, ентальпія, закон Гесса і наслідки з нього, ентропія, енергія Гіббса, напрямок хімічних процесів.

У термодинаміки весь об'єктивний світ ділиться на систему і навколишнє середовище. система - Це деяка частина матеріального світу, обмежена реальної чи уявної поверхнею. Система, у якій відсутній обмін речовиною з навколишнім середовищем, називається закритою, А якщо відсутній також і обмін енергією - ізольованою системою.

Сукупність усіх властивостей системи є її стан. Ті властивості, які задаються, називаються параметрами стану, А обчислювані - функціями стану. Внутрішня енергія U (кДж), ентальпія Н (кДж), ентропія S (Дж / К), енергія Гіббса G (кДж) зазвичай виступають в якості опції стану і розраховуються на один моль речовини, кДж / моль.

Хімічні процеси - це перетворення одних речовин в інші. На розрив зв'язків в молекулах вихідних речовин енергія витрачається, а при утворенні зв'язків в молекулах продуктів реакції енергія виділяється. Якщо загальна кількість витраченої енергії більше виділеної, то процес йде з поглинанням енергії і є ендотермічним(? Н> 0). Якщо ж кількість виділеної енергії більше витраченої, то процес здійснюється з виділенням енергії і є екзотермічним (? Н <0).

Рівняння хімічних реакцій, в яких вказуються агрегатні стани речовин, кількості і теплові ефекти, називаються термохімічними.Для можливості зіставлення енергетичних ефектів різних процесів їх прийнято вимірювати в стандартних умовах: Хімічно чисті речовини, при температурі 25 ° С (298 К) і тиску в 1 атм.

Тепловий ефект хімічної реакції при постійному об'ємі (Qv) Дорівнює зміні внутрішньої енергії: Qv= - ?U. Тепловий ефект реакції при постійному тиску (QР) Дорівнює зміні ентальпії:QР= -? Н.Ентальпію Н можна розглядати як енергію розширеної системи: Н = U + РV.

Тепловий ефект реакції утворення одного благаючи складного речовини з простих речовин в модифікаціях стійких в стандартних умовах, називається стандартної теплотою освіти (стандартної ентальпії освіти) даної речовини: ?H?обр (КДж / моль).Теплота утворення стійких модифікацій простих речовин в стандартному стані приймається рівною нулю. Найважливішим властивістю будь-якої функції стану є незалежність її зміни від способу, або шляху, зміни стану системи. Цей висновок відображено в законі Гесса: тепловий ефект хімічних реакцій, що протікають при постійному тиску або обсязі, не залежить від шляху протікання реакції і визначається станом вихідних речовин і продуктів реакції. Із закону Гесса випливають 5 наслідків. Тепловий ефект хімічної реакції при стандартних умовах, як один з наслідків, дорівнює різниці сум стандартних ентальпій утворення продуктів реакції і стандартних ентальпій утворення вихідних речовин, з урахуванням числа молей відповідних речовин:

?H? = ?nпрод ?H?обр. (Прод.) - ?nвих.?H?обр. (Вих.),

де nпрод - Кількість речовини (моль) продукту реакції, nвих - Кількість речовини (моль) вихідних реагентів, ?H?обр. (Прод.) и .?H?обр. (Вих.)- Ентальпії утворення продуктів і вихідних реагентів [кДж / моль] відповідно.

У хімічних процесах одночасно діють дві сили: прагнення частинок об'єднатися за рахунок міцних зв'язків, що зменшує ентальпію системи? Н <0, і прагнення частинок роз'єднатися, що збільшує ентропію ?S> 0. Ентропія S [Дж / (моль К)] є мірою свободи або мірою безладдя. Дві ці сили завжди спрямовані назустріч один одному. При їх рівності система знаходиться в рівновазі. Результат дії ентальпійного (? Н) і ентропійного (T?S) чинників відображає термодинамічний потенціал. В умовах постійних температури і тиску цей потенціал називається енергією Гіббса Gілі ізобарно-ізотермічним потенціалом:

?G =? Н - T?S.Зміна енергії Гіббса (?G) є мірою мимовільного протікання хімічної реакції: реакція може протікати мимовільно в сторону зменшення енергії Гіббса (?G = G2-G1<0) Як і в випадку? Н і ?S, зміна енергії Гіббса (?G) в результаті хімічної реакції не залежить від шляху процесу. Стандартне зміна енергії Гіббса (?Gо) В ході реакції одно

?G? = ?nпрод ?G?обр. (Прод.) - ?nвих ?G?обр. (Вих.),

де ?G?обр. (Прод.) і ?G?обр. (Вих.) - Стандартні енергії Гіббса утворення продуктів і вихідних реагентів [кДж / моль] відповідно.

Контрольні питання:

1. Основні поняття: закрита і ізольована система, внутрішня енергія, ентальпія, ентропія.

2. Що називається стандартною теплотою освіти речовини ?H?обр і які умови прийняті за стандартні?

3. Які рівняння називаються термохімічними?

4. Формулювання закону Гесса, слідства із закону Гесса.

6. Який знак величини? Н в ендо- та екзотермічних процесі?

7. Що таке ізобарно-ізотермічний потенціал або енергія Гіббса, стандартної енергією Гіббса освіти ?G?обр?

8. Критерій мимовільного протікання процесу.

Список рекомендованої літератури:

1. Глінка Н. Л. Загальна хімія: навч. посібник для вузів / Н. Л. Глинка. - М .: КНОРУС, 2009. - С. 169 - 174, 193 - 209.

2. Коровін Н. В. Загальна хімія: підручник для технічних направл. і спец. вузів - 7-е изд., испр. - М .: Вища школа, 2006. - С. 115 - 142.


Ю. Н. Біглова, Л. Г. Сергєєва, М. Н. Назаров




 КОРОТКИЙ КУРС ЛЕКЦІЙ |  РГР (домашні завдання або контрольні роботи), залік - 0, іспит - 1 |  Для студентів нехімічних спеціальностей: ПГ, БПГ, ПС, БПС, ВВ, ДС, ЕС, ГФ |  Лекція 1. Квантово-механічна модель будови атома |  Лекція 2. Електронні конфігурації атомів. Періодичний Закон. Періодична система Д. І. Менделєєва |  Лекція 3. Основні типи хімічного зв'язку. ковалентний зв'язок |  Полярність і поляризованість ковалентного зв'язку і молекул |  Лекція 8. Хімічна рівновага |  Лекція 9. Розчини. Способи вираження концентрації розчинів. властивості розчинів |  Типи гетерогенних дисперсійних систем |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати