Конспект лекций по предмету "Химия"

Узнать цену работы по вашей теме


Лекция 6. Химическая термодинамика

Ключевые слова: первый и второй законы термодинамики, стандартная теплота образования вещества, энтальпия, закон Гесса и следствия из него, энтропия, энергия Гиббса, направление химических процессов.
В термодинамике весь объективный мир делится на систему и окружающую среду. Система – это некоторая часть материального мира, ограниченная реальной или воображаемой поверхностью. Система, у которой отсутствует обмен веществом с окружающей средой, называется закрытой, а если отсутствует также и обмен энергией – изолированной системой.
Совокупность всех свойств системы есть её состояние. Те свойства, которые задаются, называются параметрами состояния, а вычисляемые – функциями состояния. Внутренняя энергия U (кДж), энтальпия Н (кДж), энтропия S (Дж/К), энергия Гиббса G (кДж) обычно выступают в качестве функции состояния и рассчитываются на один моль вещества, кДж/моль.
Химические процессы - это превращение одних веществ в другие. На разрыв связей в молекулах исходных веществ энергия затрачивается, а при образовании связей в молекулах продуктов реакции энергия выделяется. Если общее количество затраченной энергии больше выделенной, то процесс идет с поглощением энергии и является эндотермическим(ΔН>0). Если же количество выделенной энергии больше затраченной, то процесс осуществляется с выделением энергии и является экзотермическим (ΔН<0).
Уравнения химических реакций, в которых указываются агрегатные состояния веществ, количества и тепловые эффекты, называются термохимическими.Для возможности сопоставления энергетических эффектов различных процессов их принято измерять в стандартных условиях: химически чистые вещества, при температуре 25°С (298 К) и давлении в 1 атм.
Тепловой эффект химической реакции при постоянном объёме (Qv) равен изменению внутренней энергии: Qv= - ΔU.Тепловой эффект реакции при постоянном давлении (QР) равен изменению энтальпии: QР= - ΔН.Энтальпию Н можно рассматривать как энергию расширенной системы: Н = U + РV.
Тепловой эффект реакции образования одного моля сложного вещества из простых веществ в модификациях устойчивых в стандартных условиях, называется стандартной теплотой образования (стандартной энтальпией образования) данного вещества: ∆Hºобр (кДж/моль).Теплота образования устойчивых модификаций простых веществ в стандартном состоянии принимается равной нулю. Важнейшим свойством любой функции состояния является независимость ее изменения от способа, или пути, изменения состояния системы. Данное заключение отражено в законе Гесса: тепловой эффект химических реакций, протекающих при постоянном давлении или объеме, не зависит от пути протекания реакции и определяется состоянием исходных веществ и продуктов реакции. Из закона Гесса вытекают 5 следствий. Тепловой эффект химической реакции при стандартных условиях, как одно из следствий, равен разности сумм стандартных энтальпий образования продуктов реакции и стандартных энтальпий образования исходных веществ, с учётом числа молей соответствующих веществ:
∆Hº = Σnпрод ∆Hºобр.(прод.) – Σnисх.∆Hºобр.(исх.),
где nпрод - количество вещества (моль) продукта реакции, nисх - количество вещества (моль) исходных реагентов, ∆Hºобр.(прод.) и .∆Hºобр.(исх.)– энтальпии образования продуктов и исходных реагентов [кДж/моль] соответственно.
В химических процессах одновременно действуют две силы: стремление частиц объединиться за счёт прочных связей, что уменьшает энтальпию системы ΔН<0, и стремление частиц разъединиться, что увеличивает энтропию ΔS>0. Энтропия S [Дж/(моль К)] является мерой свободы или мерой беспорядка. Две эти силы всегда направлены навстречу друг другу. При их равенстве система находится в равновесии. Результат действия энтальпийного (ΔН) и энтропийного (TΔS) факторов отражает термодинамический потенциал. В условиях постоянных температуры и давления этот потенциал называется энергией Гиббса G или изобарно–изотермическим потенциалом:
ΔG = ΔН – TΔS.Изменение энергии Гиббса (ΔG) является мерой самопроизвольного протекания химической реакции: реакция может протекать самопроизвольно в сторону уменьшения энергии Гиббса (ΔG=G2–G1<0) Как и в случае ΔН и ΔS, изменение энергии Гиббса (ΔG) в результате химической реакции не зависит от пути процесса. Стандартное изменение энергии Гиббса (ΔGо) в ходе реакции равно
∆Gº = Σnпрод ∆Gºобр.(прод.) – Σnисх ∆Gºобр.(исх.),
где ∆Gºобр.(прод.) и ∆Gºобр.(исх.) – стандартные энергии Гиббса образования продуктов и исходных реагентов [кДж/моль] соответственно.
Контрольные вопросы:
1. Основные понятия: закрытая и изолированная система, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия.
2. Что называется стандартной теплотой образования вещества ∆Hºобр и какие условия приняты за стандартные?
3. Какие уравнения называются термохимическими?
4. Формулировка закона Гесса, следствия из закона Гесса.
6. Каков знак величины ΔН в эндо– и экзотермическом процессе?
7. Что такое изобарно–изотермический потенциал или энергия Гиббса, стандартной энергией Гиббса образования ∆Gºобр?
8. Критерий самопроизвольного протекания процесса.
Список рекомендуемой литературы:
1. Глинка Н.Л. Общая химия: учеб. пособие для вузов / Н.Л. Глинка. - М.: КНОРУС, 2009. - С. 169 – 174, 193 - 209.
2. Коровин Н.В. Общая химия: учебник для технических направл. и спец. вузов - 7-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2006. - С. 115 – 142.
Ю.Н. Биглова, Л.Г.Сергеева, М.Н.Назаров


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный конспект лекций Вы можете использовать для создания шпаргалок и подготовки к экзаменам.

Доработать Узнать цену работы по вашей теме
Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем конспект самостоятельно:
! Как написать конспект Как правильно подойти к написанию чтобы быстро и информативно все зафиксировать.

Другие популярные конспекты:

Конспект Основные проблемы и этапы развития средневековой философии
Конспект Проблема познаваемости мира. Гносеологический оптимизм, скептицизм, агностицизм. Взаимосвязь субъекта и объекта познания
Конспект Понятие финансовой устойчивости организации
Конспект Внутренняя политика первых Романовых.
Конспект Понятие мировоззрения, его уровни и структура. Исторические типы мировоззрения
Конспект ПРОБЛЕМЫ КВАЛИФИКАЦИИ ПРЕСТУПЛЕНИЙ
Конспект Синтагматические, парадигматические и иерархические отношения в языке
Конспект Тема 1.2. Плоская система сходящихся сил. Определение равнодействующей геометрическим способом 13
Конспект Происхождение человека. Основные концепции антропосоциогенеза. Антропогенез и культурогенез.
Конспект Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации