ТЕМА 1. ХІМІЧНА ТЕРМОДІНАМИКА

Конкретні цілі:

1. Предмет хімічної термодинаміки. Основні поняття термодинаміки: система, процес, термодинамічні зміни. Інтенсивні та екстенсивні властивості системи. Внутрішня енергія, робота, теплота. Функції процесу та функції стану системи. Перший закон термодинаміки та його математичний вираз.

2. Термохімія. Закон Гесса. Теплоти утворення, згоряння, розчинення, нейтралізації. Стандартний стан речовини. Обчислення теплових ефектів реакцій за допомогою таблиць стандартних теплот утворення і згоряння.

3. Залежність ентальпії реакції від температури. Рівняння Кірхгофа в диференціальний та інтегральній формах. Практичне використання законів термохімії при складанні теплового балансу в хімічних та фармацевтичних виробництвах.

4. Зворотні та незворотні процеси. Другий закон термодинаміки та його математичний вираз. Ентропія, її фізичний смисл. Зміна ентропії як критерій направленості спонтанних процесів в ізольованих системах. Обчислення ентропії. Ентропія та ймовірність стану системи. Статистичний характер другого закону термодинаміки.Третій закон термодинаміки. Абсолютне значення ентропії. Зміна ентропії в різних процесах.

5. Термодинамічні потенціали (внутрішня енергія, ентальпія, енергія Ґіббса, енергія Гельмгольца). Критерії рівноваги та направленості процесів у хімічних та біохімічних системах. Рівняння Ґіббса-Гельмгольца.

6. Поняття про фазу, компонент, термодинамічні ступені свободи та хімічний потенціал. Правило фаз Ґіббса. Діаграма стану однокомпонентної системи. Рівняння Клаузіуса-Клапейрона. Фазові діаграми систем з двох компонентів. Фізико-хімічний аналіз (М.С.Курнаков). Термічний аналіз, його застосування у фармацевтичній практиці.

Джерела інформації:

1. Физическая и коллоидная химия / Под ред. В.И.Кабачного, - Харьков: Изд-во НФаУ, 2005, с. 11-38, с. 50-66.

2. Физическая и коллоидная химия: Учебн. Для фарм. Вузов и факультетов / Под ред. К.И.Евстратовой.- М.: Высш. шк., 1990, с. 13-46, с. 61-68.

Тестові завдання до теми 1 «Хімічна термодінамика»:

1. Для якої речовини ентальпія утворення дорівнює нулю

A. H₂SO₄

B. H₂O₂

C. O₂

D. CaCO₃

E. CO₂

2. Біологічна система(живий організм) обмінюється з довкіллям речовиною і енергією. До яких систем вона може бути віднесена?

A. Закрита гомогенна

B. Ізольована гетерогенна

C. Відкрита гетерогенна

D. Закрита гетерогенна

E. Відкрита гомогенна

3. Вкажіть, в якій формі слід застосовувати правило фаз Гіббсу до рівноважної гетерогенної системи при змінних температурі і тиску?

A. С+Ф=К-2

B. С=К-Ф+1

C. С=К-Ф

D. С=К-Ф+2

E. С=К-Ф+n

4. Який із записів найточніше відповідає фізичному сенсу формули?

A. Зміна вільної енергії Гіббса в термодинамічній системі дорівнює різниці ентропії і ентальпійного фактору

B. Вільна енергія системи дорівнює різниці ентропії і ентальпійного фактору

C. Зміни вільної енергії залежать від зміни ентальпії в системі

D. Тепловий ефект ізобарного процесу залежить від корисної роботи(роботи розширення)

E. Тепловий ефект ізобарного процесу більше теплового ефекту ізохорного на величину роботи розширення

5. Який із записів найточніше відображає фізичний сенс формули

A. Зміна вільної енергії Гіббсу в термодинамічній системі дорівнює різниці ентальпійного та ентропійного факторів

B.Вільна енергія система дорівнює різниці ентропії та ентропійного факторів

C.Тепловий ефект ізобарного процесу залежить від корисної роботи(роботи розширення)

D.Зміна вільної енергії залежить від зміни ентальпії в системі

E.Тепловий ефект ізобарного процесу більше теплового ефекту ізохорного на величину роботи розширення

6. У якому з приведених процесів ентропія зменшується:

A. С₂H_4(г)+3O_2(г) ↔ 2CO_2(г)+2H₂O_(г)

B. CH_4(г)+4Cl_2(г) ↔ CCl_4(г)+4HCl_(г)

C. CO_2(г)+C_(т)↔ 2CO_(г)

D. N_2(г)+O_2(г) ↔ NO_2(г)

E. CH_4(г)+O_2(г) ↔ CO_2(г)+2H₂O_(г)

7. Ентропія ідеального кристалу чистої речовини при абсолютному нулі:

A. Негативна

B. Дорівнює одиниці

C. Дорівнює нулю

D. Мінімальна

E. Максимальна

8. Основний закон термохімії(закон Геса) встановлює, що тепловий ефект хімічної реакції.

A. Не залежить від продуктів реакції

B. Залежить від природи початкових речовин

C. Не залежить від природи продуктів реакції

D. Залежить від природи продуктів реакції

E. Не залежить від шляху переходу реакції

9. У деяких системах, які використовуються у фармацевтичній технології, не спостерігається зміна об'єму. У якому співвідношенні знаходиться внутрішня енергія і ентальпія в системах?

A. ΔU>ΔH

B. ΔU < ΔH

C. ΔU = ΔH

D. 2ΔU = ΔH

E. ΔU < 2ΔH

10. У процесах плавлення, випару і сублімації можуть утворюватися двофазні однокомпонентні системи. Рівняння Клайперона-Клаузіуса описує процеси фазових перетворень однокомпонентних двохфазових систем і виражається математичним співвідношенням:

A. Cp = dH/dT

B. PV = nRT

C. Qp = Qv+PV

D. dp/dt = (ΔH/RT2)p

E. ΔF = ΔU-TΔS

11. Вивчення діаграм плавлення подвійних сумішей твердих речовин сприяє створенню лікарських препаратів із заданими фізичними властивостями. Точка діаграми, яка відповідає найнижчій температурі затвердіння суміші, називаються:

A. Плавлення

B. Рівноважною

C. Кристалізації

D. Евтектичною

E. Конденсації

Ситуаційні завдання до теми 1 «Хімічна термодінамика»

Завдання 1.

Розрахуйте стандартну зміну ентальпії, ентропії та вільної енергії Гіббса

а) реакції окислення вітаміну Е (С₃₁Н₅₂О₃)

за відповідними значеннями стандартних ентальпій та ентропій утворення

	О2	СО2	Н2О	С31Н52О3
		-393,51	-285,83	-1095,29
	205,04	213,66	69,95	272,04

б) реакції окислення цукру в організмі людини

за відповідними значеннями стандартних ентальпій утворення та вільних енергій Гіббса утворення

	СО2	Н2О	С12Н22О11
	-393,77	-286,02	-2220,86
	-394,4	-237,3	-919,5

Яка з реакцій надає організму більше енергії?

Завдання 2.

Залежність теплоємкості сухих коренів стальника від температури можна виразити рівнянням

.

Яка кількість теплоти необхідна для нагрівання 100 г коренів стальника від 353 до 373 К?

Завдання 3.

Для кількісного визначення глюкози використовують ферментативну реакцію (фермент F діє як каталізатор та не витрачається)

Доведіть, що ця ферментативна реакція протікає самовільно. ()

Яка функція стану системи є критерієм напрямку процесу при сталих Т і Р?

Поиск по сайту: