Химическая термодинамика и самопроизвольное протекание процесса

Любой самопроизвольный процесс протекает в направлении, при котором система переходит из менее вероятного состояния в более вероятное, сопровождающееся увеличением энтропии, т.е.

∆S > 0.

Это – условие, критерий самопроизвольного протекания процессов в изолированной системе.

Чтобы ответить на главный вопрос: как с по-мощью 2-го начала термодинамики предсказать возможность самопроизвольного химического или физико-химического процесса – используют две термодинамические (характеристические) функции – 2 т/д-ких потенциала –

– в зависимости от условий протекания процесса:

1) При p, T = const используют изобарно–изотер-мичеcкий потенциал G - свободную энергию Гиббса: G = H – TS;

2) При V,T = const используют изохорно–изотер-мичеcкий потенциал F - свободную энергию Гельмгольца: F = U – TS

Все потенциалы имеют размерность энергии Е (кДж) и все они не имеют абсолютного значения (в отличие от энтропии)

Зависимость т/д-ких потенциалов от их естественных переменных (Р, V, Т) описывается основным уравнением т/д-ки, которое объединяет 1-е и 2-е начала. Это уравнение записывают в эквивалентных формах: 1) ∆G = V∆р - S∆Т

2) ∆F = - S∆Т - р∆V

Энергия Гиббса (Р, Т = соnst).

Направление, в котором любой физический или химический процесс протекает самопроизвольно, определяется совместным действием двух факторов: 1) энтальпийным, т.е. тенденцией к переходу системы в состояние с наименьшей внутренней энергией (или энтальпией) ∆Н< 0;

и 2) энтропийным, т.е. тенденцией к достижению наиболее вероятного состояния, т.е. максимального числа частиц системы, большего беспорядка в ней.

Энергия Гиббса - термодинамическая функция состояния, учитывающая влияние энтальпийного и энтропийного факторов (∆Н < 0, ∆S > 0) на возмож-ность и направление протекания самопроизвольного химического процесса в изобарно-изотермических условиях:

∆G = ∆Н – Т∆S.

Стандартную энергию Гиббса образования (∆G⁰) относят к 1 молю вещества и обычно выражают в кДж/моль; при этом ∆G⁰ образования наиболее устойчивой модификации простого вещества принимают равной нулю.

Критерием возможности (самопроизвольнос-ти) протекания процесса при любых условиях является уменьшение энергии Гиббса (∆G < 0).

∆G – энергия Гиббса, т.е. свободная энергия реакции, идущей при р, Т = const, - «движущая сила» процесса.

Убыль свободная энергия реакции, идущей при р, Т = const, т.е. энергия Гиббса, не зависит от пути процесса и равна максимальной полезной работе реакции:

– ∆G = А_мах .

Самопроизвольный процесс протекает до тех пор, пока система не достигнет минимального значения энергии Гиббса (G_min).

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины «химия»

Основная литература:

1. Коровин Н.В. Общая химия: Учебник для технических направлений и специальностей вузов.– М.: Высшая школа, 2006. – 556[4] с.: ил, табл.– (Победитель конкурса учебников).

2. Гельфман М.И. Физическая химия: Уч. пособие. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2003. – с. ( 42 экз.).

3. Ковалевич О.В. Коллоидная химия: Учебное пособие. – Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 2003. – 96 с. (55 экз.).

Дополнительная литература:

1. Чикин Е. В. Химия: Учебное пособие/ Федеральное агентство по образованию,

Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Кафедра радиоэлектронных технологий и экологического мониторинга. – Томск: ТУСУР, 2005, 2012. – 190 с. (115 экз.).

2. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии: Учебное пособие для

вузов; ред.: В. А. Рабинович, Х. М. Рубина. – Изд. стереотип. – М.: Интеграл-Пресс,

2002. – 240 с.: ил, табл.. – ISBN (43 экз.)

3. Угай Я.А. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая школа, 2004. – 526 с.

1989. – 463 с. (6 экз.)

4. Денисов В.В., Дрововозова Т.И., Лозановская И.Н. и др. Химия. – М.-

Ростов-на-Дону: Издат.центр «МарТ», 2003. – 460 с. (для экологов)

5. Адамсон Б.И. и др. Задачи и упражнения по общей химии./ Под ред.

Н.В.Коровина. –М. – Высшая школа, 2003, 2004. – 253 с. (12 экз.)

6. Глинка Н.Л. Общая химия. - М.: Химия, 1988.- 702 с. (216 экз.)

7. Цитович И.К. Курс аналитической химии.- М.: Высшая школа, 1977.- 496 с.

8. Мануйлов А.В., Родионов В.И. Основы химии. - Интернет – учебник.

www. hemi. ru / index.htm.

9. Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий, Г.А. Цирлина.- Электрохимия. –

Издательство «Химия», М., 2001 г.

10. Б.Б. Дамаскин, О.А. Петрий. Электрохимия.- Издательство «Высшая

школа», М., 1987 г.

Программное обеспечение:

Microsoft Exel, CambridgeSoft ChemOffice, http://www.chemicsoft.ru

Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

http//www.chemicsoft.ru – база данных по химии;

http//www.chemistry.narod.ru, http//www.xumuk.ru – информационно-справочные ресурсы;

http//www.elibrary.ru – научная электронная библиотека;

http//www.twirpx.com – электронные книги по химии.