Вопрос 26
Элементы термодинамики.
Задачи химической термодинамики – применение её законов к химическим и физико-химическим явлениям. Хим. термодинамика рассматривает два основных круга вопросов: 1)Составление тепловых балансов процессов, включая тепловые эффекты физических изменений и химических превращений. 2)Расчеты фазового и химического равновесия. Знание этих законов, которыми описываются химические и физические равновесия позволяет решать многие задачи, не прибегая к экспериментам.
Значение термодинамики.
Изучив химическую термодинамику можно самостоятельно : 1)Определить условия, при которых данный химический процесс становится возможным. 2)Установить в каких условиях изучаемое вещество устойчив и в каких неустойчиво. 3)Найти способ уменьшения количества сопутствующих веществ (примесей получающихся в результате реакции). 4)Выбрать оптимальный режим процесса по температуре, давлению, концентрации и другим характеристикам. Если термодинамический расчет показал что процесс принципиально возможен, то остается лишь экспериментальным путем найти условия благоприятствующие его оптимальной скорости.(delta G<0)
Основные понятия и определения химической термодинамики.
Химическая термодинамика – раздел химии, который изучает превращения энергии при химических реакциях. Система – это совокупность тел или одно тело, выделенные в пространстве. Термодинамическая система – совокупность тел, способных обмениваться с другими телами или между собой энергией и (или) веществом, то есть это система, в которой возможен масса-перенос и термоперенос между её составными частями. По наличию или отсутствию массобмена и (или) теплообмена между системой и окружающей внешней средой, термодинамические системы подразделяются на три типа: открытые, закрытые и изолированные.(смотри лекцию №6). Химическая система – частный случай термодинамической системы. Параметры состояния(термодинамические параметры) – это величины характеризующие различные состояния и свойства термодинамических систем: - давление - объем - температура Состояние системы – это определенная совокупность численных значений параметров состояния. Начальное состояние (исходное) – состояние системы до начала химической реакции с параметрами: P(1) T(1) V(1). Конечное состояние – состояние системы после окончания реакции с параметрами P(2) T(2) V(2).
Функция состояния – характеристики, значения которых зависят только от их разности конечного и начального состояния. Эти функции состояния используются для термодинамического описания реальных систем. Они не зависят от пути и времени процесса. К функциям состояния относятся: полная энергия системы, внутренняя энергия системы, энтропия, энтальпия и свободная энергия Гиббса. Внутренняя энергия(U) – общий запас энергии системы, характеризующий её состояние. При изучении системы важно знать изменение её внутренней энергии при переходе из начального состояние в конечное. Энергия химической реакции – это энергия, характеризующая различные химические процессы. Определяется изменением энергии системы при переходе из одного состояния в другое в результате протекания химической реакции. Проявляется в различных видах, например тепловая энергия, электрическая энергия. Теплота(Q) – вид энергии, связанный с хаотическим движением атомов, молекул и других химических частиц. Единица теплоты (СИ) – килоджоуль (кДж). 1кДж = 0.24 кал. Химические и физические процессы сопровождаются выделением и поглощением теплоты. Экзотермические - +Q Эндотермические - -Q Тепловой эффект химической реакции(Q; delta H) – количество теплоты, которое выделяется или поглощается в результате химической реакции. Т.к. Q(delta H) является величиной экстенсивной ( завис. от кол-ва вещества),его (тепловой эффект) относят к числу участников реакции, которые соответствуют стехиометрическим коэффициентам. Химические реакции чаще всего проводят при постоянном давлении и тепловой эффект таких реакций обозначают QP.