U-внутренняя энергия, H- энтальпия, p-энтропия, G-энергия Гиббса

Внутренняя энергия U включает в себя все виды энергии движения и взаимодействия микрочастиц вещества(молекул, атомов, электронов, электронов, ядер, нуклонов) но не включает кинитическую и потенциальную энергию как в целом. Абсолютного значения U неизвестно, но изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое можно определить: система обменивается с окружающей средой энергией в форме теплоты Q и работы A которые могут быть измерены. Первое начало термодинамики утверждает что для замкнутой системы U=Q-A то ест изменение внутренней энергии системы равно разности между количеством теплоты Q полученной системой среды и количеством работы А совершенной системой над внешней средой средой против внешних сил. Например: работа против внешнего давления.

H-энтальпия (теплосодержание)

Из первого начала термодинамики Q= U+A то есть количество теплоты подведенная к замкнутой системе идет на увеличение внутренней энергии системы U на совершение системой работы А. Для химических реакции в большинстве случаев единственные виды работы является работа совершаемая системой против сил внешнего давления то есть работа расширения: A=P()=P V при этом условии количество теплоты поглотившегося или выделившегося в системе называется тепловым эффектом химической реaкции: Q=

1)Если в ходе процесса V=cont(изохорный процесс) то V=0 следовательно

тепловой эффект при постоянном объеме равен изменению внутренней энергии системе.

2) P=const (изобарный)

U+PV=H – энтальпия

Тепловой эффект равен изменению энтальпии системы так как большинство химических реакции протекает при P=const то тепловой эффект измеряют изменением энтальпии и означают Кдж. Обычно тепловой эффект относят к стандартным состоянии веществ при 298 кДж и 101,3 кПа и называется стандартным тепловым эффектом кДж

так как не очень значительно от Т и Р то значение можно пери менять в процентах не требующих большой точности для других температур и давлении.

О знаках и тепловых эффектов

Экзотермические реакции протекают с выделением теплоты из системы во внешнюю среду при этом система понижается

тепловой эффект отрицательный.

Так как в ходе процесса любая система стремится к минимуму энергии то при обычных условиях принудительно (но не всегда)самопроизвольно протекает экзотермические реакции с <0 это принцип Беркло-Томсена

Эндотермические реакции с поглощением теплоты из окружающей среды в систему. H при этом расчет знак положительный

Термохимия

С количественной стороны изучает тепловые эффекты химической реакции. Термохимическим уравнением называется уравнение химической реакции в котором указан тепловой эффективности Н и агрегатное состояние веществ. Коэффициенты могут быть дробные так как они обозначают не число молекул а число веществ.

Зоконы термохимии

Закон Лавуазье-Ломоносова-Лапласа.

Тепловой эффект образования сложного вещества равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту процесса разложения этого вещества.

Второй закон термохимии (Г. И. Гесс, 1840):

тепло­вой эффект химической реакции не зависит от характера и после­довательности отдельных ее стадий и определяется только началь­ными и конечными продуктами реакции и их физическим состоя­нием (при p=const или при v=const).

В основе большинства термохимических расчетов лежит следствие

из закона Гесса: тепловой эффект химической реакции равен сумме

теплот (энтальпий) образования продуктов реакции за вычетом суммы

теплот (энтальпий) образования исходных веществ.

Энтальпия(теплота образования) сложного вещества называется тепловой эффект реакции образования одного моля этого вещества обязательно из простых веществ. Обычно эти величины относятся к стандартным состоянию вещества при 298к и 101,3 К Па и называют стандартными энтальпииными образованиями. Энтальпия образования наиболее устойчивых модификации простых веществ приняты=0

S – энтропия это мера неупорядоченности системы. Энтропия связана с термодинамической вероятностью W. Термодинамическая вероятность W это число микросостояний при помощи которых может быть реализована данная макро состояния. Для одного моля вещества энтропия равна S=R ln W

Чем больше W тем больше беспорядок тем больше энтропия S. В соответствии со вторым началом термодинамики в изолированней системе могут самопроизвольно идти только такие процессы которые ведут к увеличении энтропии

Например: самопроизвольно может произойти смещение газов но не их разделение. Начало отсчета энтропии связано с третьим началом термодинамики. В соответствии со степенью беспорядка энтропия вещества в газообразном состоянии значительно больше чем в жидких и тем более твердом. Химические реакции происходят не в изолированных системах поэтому для них возможно как увеличение так и уменьшение энтропии. bB+dD qQ+rR

Энергия Гиббса. В ходе любого в том числе и химических процессов система стремится:

1) минимуму энергии то есть к более упорядоченному состоянию

2) к максимуму ‘энергии то есть к увеличению степени беспорядка

эти противоположные тенденции влияющие на направление самопроизводящего процесса были учтены американским ученым Гиббсом который ввел новую функцию состояния G=H-TS. Изменение энергии Гиббса

определяет возможность самопроизвольного протекания процесса. К самопроизвольному процессу способствует и . Термодинамика утверждает что в любой закрытой системе при T и P=const самопроизвольно протекают только такие процессы которые ведут к уменьшению G то есть для которых . Если процесс в данных условиях не возможен если то имеет место химическое уравнение.

изменение энергии Гиббса в химической реакции.

Химическая кинетика

Химическая кинетика –раздел химии в которой изучается скорость химической реакции их механизмы и зависимость от различных факторов. aA+bB cC+dD

-время, С-концентрация,

Скорость химической реакции - это величина, показывающая как изменяются концентрации исходных веществ или продуктов реакции за единицу времени.

Для гетерогенной реакции, скорость реакции определяется числом молей веществ, вступивших в или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности:

Знак,, - “ относится к концентрации исходных веществ реакции ()

Знак., + “ относительно к единице продуктов реакции

Поиск по сайту: