24. Понятие о стандартном состоянии и стандартных теплотах образования. Вычисление тепловых эффектов химических реакций.

Стандартные состояния — в химической термодинамике условно принятые состояния индивидуальных веществ и компонентов растворов при оценке термодинамических величин.

Под стандартной теплотой образования понимают тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, его составляющих, находящихся в устойчивых стандартных состояниях.

Расчет тепловых эффектов химических реакций: тепловой эффект химической реакции равен сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

bB + dD = lL + mM ΔH=l ΔH_L + m ΔH_M - d ΔH_D – bΔH_B

25. Свободная энергия Гиббса. Направление химической реакции.

Свободная энергия Гиббса (или просто энергия Гиббса, или потенциал Гиббса, или термодинамический потенциал в узком смысле) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции.

(ИЗ ЛЕКЦИОННОЙ ТЕТРАДИ): это функция состояния, отражающая стремление системы к минимуму E_п (что такое E_п не понял)

[G]=кДж/моль

Для расчета вводят понятие изменения ΔG:

ΔG<0 – реакция протекает самопроизвольно в прямом направлении.

ΔG>0 – реакция протекает в обратном направлении.

ΔG=0 – система находится в состоянии химического равновесия.

ΔG= ΔH-TΔS – уравнение Гиббса

ΔH – энтальпийный фактор, стремление системы к уменьшению внутренней энергии.

TΔS – энтропийный фактор, стремление системы к достижению наиболее вероятного состояния.

В расчетах вводится понятие стандартной свободной энергии Гиббса и используется 1 следствие закона Гесса:

ΔG_хр=∑nΔG^o_обр(продуктов) - ∑nΔG^o_обр(исходных веществ)

26. Скорость химической реакции. Закон действующих масс.

Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость химических реакций и механизм протекания химических реакций.

Скорость химической реакции – количество благоприятных столкновений частиц в единицу времени.

По характеру взаимодействия реагирующих веществ различают:

А) Гомогенные реакции – реакции, протекающие по всему объёму системы, т.к. отсутствует граничная поверхность раздела фаз, реагенты находятся в одном фазовом состоянии.

V_гом=Δс/Δt=Δν/VΔt [моль/л*с]

Б) Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагенты находятся в разных фазовых состояниях, т.к. присутствует поверхность раздела фаз.

V_гет=Δν/Δt*S [моль/с*м²]

По механизму протекания различают:

А) Простые реакции – реакции, протекающие в одну стадию (элементарные).

Б) Сложные реакции – реакции, протекающие в несколько стадий, скорость такой реакции будет определяться самой медленной (лимитирующей) стадией.

Закон действующих масс: скорость элементарной гомогенной реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагентов в степени их стехиометрических коэффициентов.

nA + mB = cD V=k*cⁿ(A)*c^m(B)

27. Скорость химической реакции и факторы, влияющие на неё.

Скорость химической реакции – количество благоприятных столкновений частиц в единицу времени.

Влияние концентрация реагентов

Чтобы осуществля­лось химическое взаимодействие веществ А и В, их молекулы (части­цы) должны столкнуться. Чем больше столкновений, тем быстрее протекает реакция. Число же столкновений тем больше, чем выше концентрация реагирующих веществ. Отсюда на основе обширного экспериментального материала сформулирован основной за­кон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ:

Скорость  химической реакции  пропорциональна произведению  концентра­ций реагирующих веществ.

Для реакции ( I ) этот закон выразится уравнением

v = kc_A c_B ,       (1)

где с_А  и с_В   - концентрации веществ А и В, моль/л; k - коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости реакции. Основной закон химической кинетики часто называют законом действующих масс.

Из уравнения (1) нетрудно установить физический смысл константы скорости k: она численно равна скорости реакции, когда концентрации каждого из реагирующих веществ сос­тавляют 1 моль/л или когда их произведение равно единице.

Константа скорости реакции k зависит от природы реагирующих веществ и от температуры, но не зависит от их концентраций.

Уравнение (1), связывающее скорость реакции с концентрацией реагирующих веществ, называется кинетическим уравнением реакции. Если опытным путем определено кинетическое уравнение реакции, то с его помощью можно вычислять скорости при других концентрациях тех же реагирующих веществ.

Влияние температуры.

Зависимость скорости реакции от температу­ры определяется правилом Вант-Гоффа:

При повышении температуры на каждые 10^о скорость большинства реакций увеличивается в 2-4 раза.

Математически эта зависимость выражается соотношением

 

v_t 2 = v_t 1 γ  , 

где v_t 1 , v_t 2  -  скорости реакции  соответственно при  начальной  ( t ₁ ) и конечной ( t ₂ ) температурах, а γ - температурный коэффициент скоро­сти реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается ско­рость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10°.

Правило Вант-Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реак­ции. Температура влияет на скорость химической реакции, увеличивая константу скорости.

Влияние катализатора.

Катализатор – вещество, изменяющее скорость химической реакции, но не вступающее в химическое взаимодействие и выводящееся в конце реакции в чистом виде.

Процесс ускорения реакции в присутствии катализатора называют катализом, процесс замедления – ингибированием.