7. Законы термохимии. Определение средней энергии связи.

Закон сохранения энергии (I начало термодинамики): изменение внутренней энергии не зависит от способа проведения процесса, а определяется лишь начальным и конечным состояниями системы. Однако, какая часть энергии пойдет на совершение работы, а какая превратится в теплоту – зависит от способа проведения процесса.

Второе начало термодинамики: в изолированной химической системе самропроизвольно могут протекать только процессы, приводящие к увеличению неупорядоченности системы, т.е. к росту энтропии.

Закон для изохорного процесса: в случае химической реакции, протекающей без изменения объема системы, изменение внутренней энергии равно взятому с обратным знаком тепловому эффекту этой системы. Тепловой эффект – количество тепла, выделившееся или поглощенное в результате протекания реакции, т.е. изменения энтальпии, примененное к одному молю или эквиваленту вещества, в ходе реакции.

Законы термохимии:

• Закон Гесса (1840) – тепловой эффект химического процесса зависит только от начального и конечного состояния вещества и не зависит от промежуточных стадий процесса. (Частный случай закона сохранения энергии). Следствие-1: тепловые эффекты прямой и обратной реакций равны по величине и противоположны по знаку. Следствие-2: тепловой эффект химической реакции равен сумме энтальпий образования получающихся веществ за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ.

• Закона Лавуазье-Лапласа - тепловой эффект образования данного соединения в точности равен, но обратен по знаку тепловому эффекту его разложения. Отсюда следует невозможность постро­ить вечный двигатель I рода, использующий энергию химических реакций.

• Закон Кирхгофа - температурный коэффициент теплового эффекта химической реакции равен изменению теплоёмкости системы в ходе реакции. Уравнение Кирхгофа, являющееся следствием этого закона используется для расчёта тепловых эффектов при разных температурах.

• Принцип Бертло-Томсена: в закрытой химической системе самопроизвольно протекает та реакция, в результате которой выделяется максимальное количество энергии.

• Принцип Гиббса – в любой закрытой химической системе при постоянном давлении и температуре возможен только такой самопроизвольный процесс, который ведет к уменьшению свободной энергии системы.

Средняя энергия химической связи – энергия, необходимая для разрушения молекулы с образованием нейтральных атомов, отнесенная к общему количеству химических связей в молекуле.

8. Понятие энтропии. Стандартные значения энтропии, изменение энтропии в химической реакции.

Энтропия (S) – функция состояния, мера неупорядоченности системы, пропорциональная логарифму числа равновероятных микросостояний, которыми может быть реализовано данное микросостояние. Энтропия имеет размерность энергии, деленной на температуру; обычно ее относят к 1 молю вещества (мольная энтропия) и выражают в Дж/(моль*К). Из определения ясно, что энтропия возрастает при переходе вещества из кристаллического состояния в жидкое, из жидкого в газообразное, при растворении кристаллов, при расширении газов, при химических взаимодействиях, приводящих к увеличению числа частиц – в первую очередь, частиц в газообразном состоянии.

Для энтропии справедливо высказывание, аналогичное энтальпии: изменение энтропии системы в результате химической реакции равно сумме энтропий продуктов реакции за вычетом суммы энтропий исходных веществ.