87275

Химическая термодинамика

Лекция

Химия и фармакология

Тепловой эффект реакции Q кДж количество энергии выделяемое или поглощаемое системой в ходе реакции при проведении ее в условиях постоянной температуры и постоянного давления отнесенные к взаимодействию такого числа молей вещества которое указано в уравнении реакции.

Русский

2015-04-18

134.27 KB

6 чел.

  1.  Что изучает химическая термодинамика?

Термодинамика изучает:

1. Тепловые эффекты химических и физико-химических процессов.

2. определяет возможности происхождения химических процессов.

3. Определяет предел протекания химической реакции (условие равновесия химической реакции).

  1.  Дайте определение понятию «химическая система».

Химическая система – совокупность химических веществ, находящихся во взаимодействии и

мысленно или фактически обособленно от окружающей среды.

  1.  Перечислите типы химических систем, дайте их характеристику.

Типы химической системы:

  1.  открытые – обмениваются с окружающей средой веществом и энергией;
  2.  закрытые – обмениваются только энергией наиболее частый объект химической термодинамики;
  3.  изолированные – не обмениваются ни веществом, ни энергией и сохраняют постоянный объем.

  1.  Какие типы термодинамических процессов могут протекать в химических системах? Дайте их характеристику.

Типы термодинамических процессов:

  1.  обратимые(равновесный) - проходит через непрерывную последовательность равновесных состояний (или когда при изменении в окружающей среде процесс меняется).
  2.  необратимые(неравновесный) - называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния
  3.  самопроизвольные – это процесс который может осуществляться в системе без воздействия со стороны окружающей среды

  1.  Какие параметры влияют на термодинамическое состояние системы?

температура, давление, объём системы, электрическая поляризация, намагниченность

  1.  Сформулируйте 1 закон термодинамики. Дайте определение понятиям «теплота», «работа», «внутренняя энергия».

Первый закон термодинамики – Энергия не создается и не уничтожается.  В любой изолированной системе общее количество энергии постоянно .

Внутренняя энергия (U) — энергия системы, зависящая от ее внутреннего состояния.

Работа - Форма передачи энергии от одного тела к другому, связанная с изменением внешних параметров

Теплота (Q) - форма передачи энергии от одного тела к другому, НЕ связанная с изменением внешних параметров

  1.  Какие виды работ чаще всего совершаются в химических системах?

  1.  Дайте определение энтальпии. В чем она измеряется?

Энтальпия  H (кДж/моль) - это термодинамическая функция, характеризующая теплосодержание системы при постоянном давлении.

  1.  Что такое тепловой эффект реакции? Дайте определение экзо- и эндотермической реакции.

Тепловой  эффект  реакции  (Q,  кДж)  –  количество энергии, выделяемое или поглощаемое системой в ходе реакции  при  проведении  ее  в  условиях  постоянной температуры  и  постоянного  давления,  отнесенные  к взаимодействию такого числа молей вещества, которое указано в уравнении реакции.

Химические  реакции,  протекающие  с  выделением теплоты  в  окружающую  среду,  называются экзотермическими.  

Химические  реакции,  протекающие  с  поглощением теплоты  из  окружающей  среды, называются эндотермическими.

  1.  Что такое термохимическое уравнение? Перечислите особенности записи термохимических уравнений.

Термохимическое уравнение – уравнение, в котором указывается тепловой эффект реакции. В правой части уравнения указывается значение . При этом для удобства могут использоваться дробные стехиометрические коэффициенты.

½ Cl2 +1/2 H2 =  HCl,  92,3 кДж

  1.  Сформулируйте закон Гесса и следствие из закона Гесса.

закон  Гесса:  тепловой  эффект  химической реакции  не  зависит  от  того,  протекает  ли  реакция в  одну  или  несколько  стадий,  а зависит  только  от  начального  и  конечного состояния реагирующих веществ.  Следствие  1.  Сумма  энтальпий  двух  или  более промежуточных  стадий  при  переходе  от  исходного состояния  к  конечному  состоянию  равна  энтальпии реакции,  которая непосредственно  ведет  от  исходного  к  конечному состоянию.

Следствие  2.  Тепловой  эффект  реакции  (изменение энтальпии)  равен  разности  между  суммой  энтальпий образования  продуктов  реакции  и  суммой  энтальпий образования  реагентов  с учетом  стехиометрических количеств всех веществ и их агрегатных состояний.

  1.  Что такое стандартная энтальпия образования вещества?

Стандартные энтальпии (стандартные теплоты) образования вещества  (кДж/моль) – это тепловой эффект реакции образования 1 моля вещества из простых веществ при стандартных условиях, взятый с обратным знаком.

  1.  Что такое энтропия? В чем она измеряется? От каких факторов она зависит?

Энтропия (S) – термодинамическая функция состояния, которая служит мерой беспорядка (неупорядоченности) системы. Возможность протекания эндотермических процессов обусловлена изменением энтропии, ибо в изолированных системах энтропия самопроизвольно протекающего процесса увеличивается ΔS > 0 (второй закон термодинамики).

энтропия зависит от:

  1. агрегатного состояния вещества. Энтропия увеличивается при переходе от твердого к жидкому и особенно к газообразному состоянию (вода, лед, пар).
  2. изотопного состава (H2O и D2O).
  3. молекулярной массы однотипных соединений (CH4, C2H6, н-C4H10).
  4. строения молекулы (н-C4H10, изо-C4H10).
  5. кристаллической структуры (аллотропии) – алмаз, графит.

  1.  Сформулируйте 2 и 3 законы термодинамики.

2-й закон термодинамики: Второй закон термодинамики исключает возможность создания вечного двигателя второго рода. Имеется несколько различных, но в тоже время эквивалентных формулировок этого закона. 1 - Постулат Клаузиуса. Процесс, при котором не происходит других изменений, кроме передачи теплоты от горячего тела к холодному, является необратимым, то есть теплота не может перейти от холодного тела к горячему без каких либо других изменений в системе. Это явление называют рассеиванием или дисперсией энергии. 2 - Постулат Кельвина. Процесс, при котором работа переходит в теплоту без каких либо других изменений в системе, является необратимым, то есть невозможно превратить в работу всю теплоту, взятую от источника с однородной температурой, не проводя других изменений в системе.

3-й закон термодинамики: Теорема Нернста: Энтропия любой системы при абсолютном нуле температуры всегда может быть принята равной нулю

  1.  Как рассчитывается изменение энтропии в процессе химической реакции?

Изменение энтропии в процессе химической реакции определяется аналогично закону Гесса и равно разности сумм энтропий продуктов реакции и исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов i:

Для расчета используются стандартные энтропии веществ  (Дж/моль·K), которые определены для многих соединений и являются справочными величинами.

  1.  Дайте определение энергии Гиббса. Для чего используется эта величина?

Функция состояния, которая является разностью двух функций состояния: энтальпии и энтропии, умноженной на температуру, которая, в свою очередь, подпадает под определение функции состояния.  G (кДж/моль)

При постоянной температуре, (ΔТ = 0),  ΔG = ΔH – TΔS  — уравнение Гиббса

 Энергия Гиббса – критерий самопроизвольности протекания химического процесса. Энтальпийный фактор Стремление к объединению, порядку

Энтропийный фактор Стремление к разъединению, беспорядку

  1.  Какими факторами определяется самопроизвольность протекания реакции?