- •3. Основные закономерности химических процессов.
- •3.1 Основные понятия и законы химической термодинамики
- •Однородная система – одинаковые химические и физические свойства во всех частях системы.
- •Термическое равновесие (все части системы находятся при одинаковой температуре) есть необходимое условие термодинамического равновесия.
- •3. 2. Характеристические функции
- •3.3. Критерии возможности и направленности самопроизвольного процесса и условия равновесия
- •3.4. Основные термодинамические функции индивидуальных веществ
- •3.5. Термодинамические функции реакций
- •3.5.1. Зависимость теплового эффекта реакции от температуры
- •3.7. Энергия Гиббса смеси. Химический потенциал компонента
- •3.8. Термодинамический закон действующих масс (тздм)
- •3.9. Направление протекания химической реакции. Использование термодинамического закона действующих масс для расчета состава равновесной смеси
- •3.10. Влияние температуры и давления на химическое равновесие
- •3.11. Химическое равновесие в гетерогенных системах.
- •3.12. Химическая кинетика
- •3.13. Константы скоростей химических реакций
- •3.14. Теория (модель) активированного комплекса
- •3.15. Химическая кинетика в гетерогенных системах
- •Выделяют следующие стадии гетерогенного катализа:
3. Основные закономерности химических процессов.
3.1 Основные понятия и законы химической термодинамики
Термодинамическая система – совокупность тел, способных энергетически взаимодействовать между собой и с другими телами и обмениваться с ними веществом. Не принадлежащая системе часть физического мира называется окружающей средой. Различие систем по наличию материальных и энергетических контактов с окружающей средой отражено их следующими названиями:
Название системы |
Наличие (+) или отсутствие (−) обмена |
|
веществом |
энергией |
|
Изолированная |
− |
− |
Закрытая |
− |
+ |
Адиабатическая |
+ |
− (отсутствует теплообмен) |
Открытая |
+ |
+ |
По числу независимых компонентов системы делятся на одно- и многокомпонентные.
Однородная система – одинаковые химические и физические свойства во всех частях системы.
Гомогенная система – отсутствуют поверхности раздела между любыми частями системы.
Гетерогенная система – совокупность неодинаковых по своим свойствам подсистем, разграниченных поверхностями раздела.
Гомогенные подсистемы с одинаковыми химическими и физическими свойствами, независимо от возможного их разделения в пространстве, образуют фазу. Разные фазы отделены друг от друга фазовыми границами, на которых свойства веществ меняются скачкообразно.
Термодинамические параметры (параметры состояния) – величины, характеризующие состояние фаз системы (температура T, давление P, объем V, состав {ni; xi } и т. д.). Их определенное число однозначно устанавливает состояние фазы, остальные называются функциями состояния (например, внутренняя энергия U, энтальпия H). Независимые параметры, изменение которых в определенных пределах не вызывает исчезновения одних и образования других фаз, называются степенями свободы.
Значение функции состояния не зависит от того, каким путем было достигнуто это состояние. (Математически - бесконечно малое приращение функции состояния есть полный дифференциал.)
Для функций процесса, например, работы, бесконечно малое приращение не обладает свойствами полного дифференциала, вследствие их зависимости от пути изменения состояния.
Экстенсивные термодинамические параметры (например, объем, число молей) зависят от массы фазы. Интенсивные параметры (давление, температура, и др.) − не зависят. Однако, экстенсивные, отнесенные к единице массы (удельные) и к 1 молю (мольные), образуют интенсивные.
Изменения состояния:
изотермическое (Т = const); изобарное (P = const) изохорное (V = const);
обратимое – протекающее через ряд равновесных состояний (возможно в обоих направлениях);
необратимое – не протекающее через ряд равновесных состояний (в изолированной системе возможно только в одном направлении).
При увеличении значения переменной внутри системы её изменение (символ Δ перед переменной) положительно. При уменьшении – отрицательно.
Состояние изолированной системы, при котором её термодинамические параметры неизменны во времени, называется равновесным состоянием, которое должно быть устойчивым: Всякое бесконечно малое воздействие на систему вызывает только бесконечно малое изменение ее состояния
Метастабильное (неустойчивое) равновесие. Бесконечно малое воздействие на систему может вызвать не малое изменение ее состояния (например: переохлажденная жидкость).