Закон Гесса

Тепловой эффект реакции зависит от природы и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути, т.е. от числа и характера промежуточных стадий.

сгорания метана:

СН4 + 202 = С02 + 2Н20 + х кДж

СН4 = С(графит) 4- 2Н2 - 74,9 кДж

С(графит) + 02 = С02 + 393,5 кДж 2Н2 + 02 = 2Н20 — 2 • 285,8 кДж

Складывая последние три термохимические уравнения, отвечающие проведению реакции по стадиям, получим суммарное уравнение горения метана:

СН4 + 202 «= С02 + 2Н20 -f {-71,9 -f 393,5 571,6) кД::с

Согласно закону Гесса, —74,9 + 393,5 + 571,6 = х, откуда теплота сгорания метана х = 890,2 кДж.

Вывод: закон Гесса показывает, что каким бы путем не протекала реация, ее тепловой эффект будет одинаков, если при этом не меняется конечное и исходное состояния системы.

Энтальпия химической реакции равна сумме энтальпий образования веществ с учетом стехиометрических коэффициентов.

№8

Второе начало термодинамики —невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Третье начало термодинамики (теорема Нернста) физический принцип, определяющий поведение энтропии при приближении температуры к абсолютному нулю.

Энтропия - мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов. .

№9

Энергия гиббса это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая ответ на возможность протекания химической реакции; это термодинамический потенциал следующего вида:

Энергия Гиббса служит критерием самопроизвльного протекания химической реакции при изобарно-изотермических процессах. Химическая реакция принципиально возможна, если энергия Гиббса уменьшается, т.е. dG<0. условие возможности самопроизвольного течения реакции в прямом направлении.

Но химическая реакция не может протекать самопроизвольно, если dG>0. Это у является условием невозможности самопроизвольного течения реакции в прямом направлении.

dG=0, реакция обратима.

. В качестве примера служит реакция:

C(графит) + ½ О2 = СО. Эта реакция экзотермическая (dH=-110,5 кДж/моль), в результате ее протекания возрастает число молей газообразных веществ [dS = 89,38 Дж/моль], т.е. при любых температурах dG<0.

№10

Обратимые и необратимые процессы,. Процесс называют обратимым, если он допускает возвращение конечного состояния в исходное через ту же последовательность промежуточных состояний, что и в прямом процессе, но проходимую в обратном порядке. Обратимый процесс возможен, если и в системе, и в окружающей среде он протекает равновесно. Обратимый процесс - идеализированный случай, достижимый лишь при бесконечно медленном изменении термодинамических параметров.. Если невозможно найти способ вернуть и систему, и тела в окружающей среде в исходное состояние, процесс изменения состояния системы называют необратимым.

Необратимые процессы могут протекать самопроизвольно только в одном направлении; таковы диффузия,теплопроводность, вязкое течение и другое.

Константа химического равновесия:

Для реакции в смеси идеальных газов константа равновесия может быть выражена через равновесные парциальные давления компонентов 

Пример: N2 + 3H2 = 2NH3

Кс = [NH3]2 / [N2] [H2]

№11

Скорость гомогенной химической реакции измеряется изменением концентрации какого-либо из реагирующих веществ за единицу времени.

Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры и от присутствия в системе катализаторов.

Закон действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций веществ.

Правило Вант-Гоффа — правило, позволяющее оценить влияние температуры на скорость химической реакции в небольшом температурном интервале (обычно от 0 °C до 100 °C).

При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два — четыре раза.

Пример: t₁=20C; V₁=1моль/с*л; t₂=60C; гамма=3; V₂-? V₂/V₁=(гамма*t₂*t₁ )/10

№12