Общетеоретическая часть. Химическая термодинамика

Химическая термодинамика

Этот раздел изучает переходы энергии из одной формы в другую при химических реакциях и устанавливает направление и пределы их самопроизвольного протекания.

Процессы, протекающие в системе, характеризуются различными изменениями параметров. Если не изменяется объём системы (V = const и Δ V = 0), то процесс называется изохорным, при постоянном давлении (Р = = const, и Δ Р= 0) процесс называется изобарным. Если не изменяется температура (Т= const, а ΔТ = 0), процесс называется изотермическим.

Тепловые эффекты изобарно-изотермических реакций определяются изменением энтальпии (∆ H x.p.), которые рассчитывают по уравнению: , являющимся математическим выражением следствия закона Гесса: тепловой эффект химической реакции (∆H_x.p.) равен сумме теплот образования продуктов реакции (∆H ) за вычетом суммы теплот образования исходных веществ (∆H ) с учётом стехиометрических коэффициентов. Например, для системы

2C₆H₆(ж) + 15O₂(г) = 12CO₂(г) + 6H₂O(ж),

∆Hº _x.p.= 6∆Hº_обр(H₂O ж) + 12∆Hº_обр(CO₂ г) – 2∆Hº_обр (С₆H₆ ж).

Величина ∆H простых веществ, находящихся в термодинамически устойчивых при данных условиях фазовых и агрегатных состояниях, равна нулю.

Индекс «0» означает стандартное значение энтальпии.

Если теплота выделяется в результате реакции, то ΔH < 0 (экзотермическая реакция), поглощается (ΔH > 0) – эндотермическая реакция. В случае химической реакции изменение энтальпии равно взятому с обратным знаком тепловому эффекту реакции, проведённой при постоянной температуре и постоянном давлении.

∆ Η = - Q.

Раздел химии, изучающий тепловые эффекты, получил название термохимии.

Уравнения реакций, в которых указан тепловой эффект, называются термохимическими.

Значение энтропии S характеризует меру неупорядоченности системы. Её изменение можно рассчитать по уравнению:

.

В ряде случаев оценить знак изменения энтропии можно, не прибегая к расчётам. Для этого достаточно определить, с увеличением или уменьшением объёма газообразных веществ протекает реакция. В первом случае .

Для изобарно-изотермических процессов возможность самопроизвольного протекания реакции определяется знаком величины изменения энергии Гиббса . Если , то данная реакция может самопроизвольно протекать (при p = const и Т = const). Величину можно рассчитать по уравнению

или на основе значений ∆ H и ∆S:

∆ G = ∆ Н – Т ∆ S.

Химическому равновесию отвечает условие ∆ G = 0. Равновесную температуру тогда можно рассчитать по уравнению:

.

Дата добавления: 2015-07-02