Энергетический (тепловой) эффект изохорного и изобарного химических процессов. Стандартная энтальпия образования химического соединения. Закон Гесса и следствия из него.Тепловой эффект химической реакции или изменение %AD%D%BD%D%82%D%B%D%BB%D%C%D%BF%D%B%D% F"энтальпии системы вследствие протекания химической реакции — отнесенное к изменению химической переменной количество теплоты, полученное системой, в которой прошла химическая реакция и продукты реакции приняли температуру реагентов. Чтобы тепловой эффект являлся величиной, зависящей только от характера протекающей химической реакции, необходимо соблюдение следующих условий: • Реакция должна протекать либо при постоянном объёме Q v(изохорный процесс), либо при постоянном давлении Q p(%98%D%B%D%BE%D%B%D%B%D%80%D%BD%D%B%D%B_%D%BF%D%80%D%BE%D%86%D%B%D%81%D %81"изобарный процесс). • В системе не совершается никакой работы, кроме возможной при P = const работы расширения. Если реакцию проводят при стандартных условиях при Т = 298,15 К = 25 ˚С и Р = 1 атм = 101325 Па, тепловой эффект называют стандартным тепловым эффектом реакции или стандартной энтальпией реакции Δ H r Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивых %A%D%82%D%B%D%BD%D%B%D%B%D%80%D%82%D%BD%D%B%D%B_%D%83%D%81%D%BB%D%BE%D%B%D%B%D% F"стандартных состояниях. Стандартная энтальпия образования обозначается Δ H f Закон Гесса — основной закон %A%D%B%D%80%D%BC%D%BE%D%85%D%B%D%BC%D%B%D% F"термохимии, который формулируется следующим образом: • Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания. • Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон %B%D%B%D%B%D%83%D%B%D%B%D%C%D%B "Лавуазье — %B%D%B%D%BF%D%BB%D%B%D %81"Лапласа). • Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм %A%D%82%D%B%D%BD%D%B%D%B%D%80%D%82%D%BD%D%B%D%F_%D%D%D%BD%D%82%D%B%D%BB%D%C%D%BF%D%B%D%F_%D%BE%D%B%D%80%D%B%D%B%D%BE%D%B%D%B%D%BD%D%B%D% F"теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на %A%D%82%D%B%D%85%D%B%D%BE%D%BC%D%B%D%82%D%80%D%B%D% F"стехиометрические коэффициенты (ν): • Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм %A%D%82%D%B%D%BD%D%B%D%B%D%80%D%82%D%BD%D%B%D%F_%D%D%D%BD%D%82%D%B%D%BB%D%C%D%BF%D%B%D%F_%D%BE%D%B%D%80%D%B%D%B%D%BE%D%B%D%B%D%BD%D%B%D% F"теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν): Таким образом, пользуясь табличными значениями %A%D%82%D%B%D%BD%D%B%D%B%D%80%D%82%D%BD%D%B%D%F_%D%D%D%BD%D%82%D%B%D%BB%D%C%D%BF%D%B%D%F_%D%BE%D%B%D%80%D%B%D%B%D%BE%D%B%D%B%D%BD%D%B%D% F"теплот образования или сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины теплот образования и сгорания веществ обычно относятся к т. н. %A%D%82%D%B%D%BD%D%B%D%B%D%80%D%82%D%BD%D%B%D%B_%D%81%D%BE%D%81%D%82%D%BE%D%F%D%BD%D%B%D% F"стандартным условиям. Для расчёта теплоты процесса, протекающего при иных условиях, необходимо использовать и другие законы термохимии, например, %97%D%B%D%BA%D%BE%D%BD_%D%A%D%B%D%80%D%85%D%B%D%BE%D%84%D%B_(%D%85%D%B%D%BC%D%B%D% F)"закон Кирхгофа, описывающий зависимость теплового эффекта реакции от температуры. • Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то ее (их) тепловой эффект равен нулю. 22. Понятие об энтропии. Стандартный энтропийный эффект химической реакции и фазового превращения. Энтальпийный и энтропийный факторы процесса. энтропия S – величина, пропорциональная логарифму числа равновероятных микросостояний, которыми может быть реализовано данное макросостояние. выраж в Дж\(моль К) Тепловой эффект химической реакции не зависит от пути ее протекания, а зависит от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции. энтропия возрастает при превращении вещ-ва из крестал. состояния в жидкое и при переходе из жидкого газообразное.. увеличения числа молекул – возрастание энтропии и наобород. с повыш темп-энтр. возрост. зависит от скорости проведения процесса. Количественно зависимость между изменениями энтальпии, энтропии и свободной энергии описывается уравнением Гиббса-Гельмгольца: Энтальпия системы (от греч. enthalpo нагреваю), однозначная функция H состояния термодинамической системы при независимых параметрах энтропии S и давлении P, связана с внутренней энергией U соотношением факторы: Первый случай. Пусть ΔН < 0 (экзотермический процесс), а ТΔS > 0. Тогда из формулы ΔG =ΔН – ТΔS видно, что ΔG < 0 и процесс протекает самопроизвольно. Второй случай. ΔН> 0 (эндотермический процесс), ТΔS < 0 и тогда ΔG > 0. В этом случае самопроизвольный процесс не протекает, но может протекать при затрате энергии из окружающей среды. Третий случай. ΔН = ТΔS и тогда ΔG = 0. Наступает термодинами- ческое равновесие в системе. Четвертый случай. ΔН < 0 и ТΔS < 0, ΔН > 0 и ТΔS > 0. В этом слу- чае значение ΔG зависит от того, какая из величин больше: ΔН или ТΔS. Если ТΔS >> ΔН, то ΔG < 0; если ТΔS << ΔН, то ΔG < 0. 23. Направление химической реакции. Понятие о свободной энергии Гиббса и её изменении как движущей силы изобарного процесса. Стандартное изменение энергии Гиббса при химической реакции. Теперь критерий самопроизвольности реакции и её равновесия можно выразить через изменение энергии Гиббса системы; D G <0 — самопроизвольная реакция; D G =0 — реакция находится в состоянии равновесия; D G >0 — несамопроизвольная реакция (самопроизвольна обратная реакция). Свободная энергия Гиббса — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на принципиальную возможность химической реакции; это %A%D%B%D%80%D%BC%D%BE%D%B%D%B%D%BD%D%B%D%BC%D%B%D%87%D%B%D%81%D%BA%D%B%D%B_%D%BF%D%BE%D%82%D%B%D%BD%D%86%D%B%D%B%D %BB"термодинамический потенциал следующего вида: В условиях постоянной температуры и давления реакции протекают самопроизвольно в сторону уменьшения энергии Гиббса изменения:dG=dH-TdS G=H-TS TS-не может переходить в полезную энергию, является источником теплоты. Убыль энергии гиббса определяет величину max полезной работы в обратимом процессе.
|