Вопрос 4.

Энергия Гиббса. Направленность самопроизвольных химических реакций.

Энергия Гиббса - это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на принципиальную возможность химической реакции.

Энергия Гиббса образования простых веществ Δ_fG принимается равной нулю. Если образующееся вещество и исходные простые вещества находятся в стандартных состояниях, то энергия Гиббса образования называется стандартной энергией Гиббса образования вещества Δ_fG⁰. Ее значения приводятся в справочниках.

Полученное значение ΔG является критерием самопроизвольного течения реакции в прямом направлении, если ΔG < 0. Химическая реакция не может протекать самопроизвольно в прямом направлении, если энергия Гиббса системы возрастает, т.е. ΔG > 0. Если ΔG = 0, то реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, т.е. реакция обратима.

Направление химических реакций зависит от их характера. Так, условие ΔG < 0 соблюдается при любой температуре для экзотермических реакций (ΔН < 0), у которых в ходе реакции возрастает число молей газообразных веществ, и, следовательно, энтропия (ΔS > 0). У таких реакций обе движущие силы (ΔН) и (ТΔS) направлены в сторону протекания прямой реакции и ΔG < 0 при любых температурах. Такие реакции являются необратимыми.

Наоборот, эндотермическая реакция (ΔН > 0), в результате которой уменьшается число молей газообразных веществ (ΔS < 0) не могут протекать самопроизвольно в прямом направлении при любой температуре, т.к. всегда ΔG > 0.

Если в результате экзотермической реакции (ΔН < 0) уменьшается число молей газообразных веществ и, соответственно, энтропия (ΔS < 0), то при невысокой температуре ΔН >TΔS и реакция возможна в прямом направлении (ΔG < 0). При высоких температурах ΔH < TΔS и прямая реакция самопроизвольно протекать не может (ΔG > 0), а обратная реакция возможна.

Вопрос 5.

Термохимический закон Гесса. Тепловой эффект реакции.

Закон Гесса: пепловой эффект химической реакции не зависит от пути реакции, а зависит только от вида и начального и конечного состояния веществ.

Процесс протекания любой химической реакции сопровождается выделением или поглощением количества теплоты Q, которое в случае постоянного объема или постоянного давления системы называется тепловым эффектом реакции.

Вопрос 6.

Скорость химической реакции. Закон действия масс.

Скорость химической реакции – это изменение концентрации исходного или образовавшегося в реакции вещества в единицу времени.

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

V = k * [A] * [B]

V = k * [A]^a * [B]^b – основной постулат химической кинетики.

Вопрос 7.

Зависимость скорости химической реакции от температуры. Температурный коэффициент. Закон Вант-Гоффа. Теория активации.

Нидерландский ученый Вант-Гофф, первый лауреат Нобелевской премии по химии, экспериментально установил, что при повышении температуры на каждые 10 К скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза. Это правило известно как правило Вант-Гоффа.