Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Направление самопроизвольных процессов




Самопроизвольно могут протекать реакции, сопровождающиеся не только выделением, но и поглощением теплоты.

Реакция, идущая при данной температуре с выделением теплоты, при другой температуре идет в обратном направлении, т.е. с поглощением теплоты. Здесь проявляется диалектический закон единства и борьбы противоположностей. С одной стороны, система стремится к упорядочению (агрегации), уменьшению Н, с другой стороны, система стремится к беспорядку (дезагрегации). Первая тенденция растет с понижением температуры, вторая растет с повышением температуры. Тенденцию к беспорядку характеризует величина, которую называют энтропией.

Энтропия (S), так же как и внутренняя энергия (U), энтальпия (H), объем(V) и др., является свойством вещества, пропорциональным его количеству. S, U, H, V обладают аддитивными свойствами, т.е. при соприкосновении систем суммируются. Энтропия отражает движение частиц вещества и является мерой неупорядоченности системы. Она возрастает с увеличением движения частиц: при нагревании, испарении, плавлении, расширении газа, при ослаблении или разрыве связей между атомами и т.п. Процессы, связанные с упорядоченностью системы: конденсация, кристаллизация, сжатие, упрочнение связей, полимеризация и т. п. – ведут к уменьшению энтропии. Энтропия является функцией состояния, т.е. ее изменение (D S) зависит только от начального (S 1) и конечного(S 2) состояния и не зависит от пути процесса D S = S 2 S 1.

Если S 2 > S 1 , то D S > 0.

Если S 2 < S 1, то D S < 0.

Так как энтропия растет с повышением температуры, то можно считать, что мера беспорядка» T D S. Энтропия выражается в Дж/моль×град. Таким образом, дви­жущая сила процесса складывается из двух сил: стремление к упорядочению (Н) и стремление к беспорядку (TS). При p = const и Т = const общую движущую силу процесса, которую обозначают D G, можно найти из соотношения

D G =(Н 2 Н 1) – (TS 2 TS 1) = D HT D S;

D G = D HT D S.

Величина G называется изобарно- изотермическим потенциалом или энергией Гиббса. Итак, мерой химического сродства является убыль G потенциала или D G, которая зависит от природы вещества, его количества и от температуры. Энергия Гиббса является функцией состояния, поэтому

D G x.р.= SD G –SD G.

Самопроизвольно протекающие процессы идут в сто­рону уменьшения любого потенциала и, в частности, в сторону уменьшения D G., Если D G < 0, процесс принци­пиально осуществим, если D G > 0 – процесс самопроизвольно проходить не может. Чем меньше D G, тем сильнее стремление к протеканию данного процесса и тем даль­ше он от состояния равновесия, при котором D G = 0 и D H = T D S.

Из соотношения D G = D HT D S видно, что самопроизвольно могут протекать и процессы, для которых D H > 0 (эндотермические). Это возможно, когда D S > 0, но | T D S | > |D H |, и тогда D G < 0. С другой стороны, экзотермические реакции (D H < 0) самопроизвольно не протекают, если при D S < 0 окажется, что D G > 0.

Таблица 2

Стандартные изобарные потенциалы образования

D G 0298 некоторых веществ

Вещество Состояние D G 0298, кДж/моль Вещество Состояние D G 0298, кДж/моль
ВаCO3 к –1138,8 FeO к –244,3
СаCO3 к –1128,37 H2O ж –237,19
Fe3О4 к –1014,2 H2O г –228,59
ВеCO3 к –944,75 CO г –137,27
СаO к –604,2 CH4 г –50,79
ВeO к –581,61 NO2 г +51,84
ВаO к –528,4 NO г +86,69
CO2 г –394,38 C2H2 г +209,20

 

Пример 1. Что имеет большую энтропию: 1 моль кристаллического вещества или 1 моль его паров при той же температуре?

Решение. Энтропия есть мера неупорядоченного состояния вещества. В кристалле частицы (атомы, ионы) имеют упорядоченное расположение и могут находиться лишь в некоторых точках пространства, а для газа таких ограничений нет. 1 моль газа имеет гораздо больший объем, чем 1 моль кристалла, и возможность хаотичного движения молекул газа больше. А так как энтропию можно рассматривать как количественную меру хаотичности атомно-молекулярной структуры вещества, то энтропия моля паров вещества больше энтропии моля его кристаллов при одинаковой температуре.

Пример 2. Прямая или обратная реакция будет протекай при стандартных условиях в системе

СН4(г) + СО2(г) ⇄ 2СО(г) +2Н2(г);

Решение. Для ответа на вопрос следует вычислить D G 0298 прямой реакции. Значения D G 0298 соответствую­щих веществ даны в табл. 2. Зная, что D G есть функция состояния и что D G для простых веществ, находящихся в агрегатных состояниях, устойчивых при стандартных условиях, равны нулю, находим D G 0298 процесса:

D G 0298 = 2(–137,27) + 2 (0) – (–50.79 – 394,38) = +170,63 кДж.

То, что D G 0298 > 0, указывает на невозможность само­произвольного протекания прямой реакции при Т = 298 К и равенстве давлений взятых газов 101,3 кПа.

Таблица 3




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-10-22; Просмотров: 1413; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.