3.Термодинамика. Закон Гесса. Следствия закона Гесса. Водородный показатель. Ионное произведение воды.

Термодинамика изучает законы, которые описывают обмен энергии между системой и окружающей средой и, в частности, превращение тепловой энергии в другие формы энергии.

Закон Гесса. Следствие закона Гесса.

Теплота реакции является следствием того, что энергия продуктов реакции отличается от энергии реакции исходных веществ.

Т епловой эффект одного ряда последовательных химических реакций равен тепловому эффекту другого ряда последовательных химических реакций, если исходные вещества и продукты реакции одинаковы и процесс протекает либо при V=const, либо при P=const.

C₁O₂

Q1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6

Следствие закона Гесса.

1.Тепловой эффект реакции равен разности сумм теплот образования продуктов и реагентов с учетом стехиометрических коэффициентов, стоящих в уравнении.

H⁰_р-ции=njH⁰_{продукты}-niH⁰_{реагентов}

Ионное произведение воды, водородный показатель Kw, Ph.

Вода является очень слабым электролитом, но обладает измеримостью электролитов.

Для воды и расплавленных растворов электролитов произведение концентрации ионов водорода и гидроксида ионов при 25град. Является постоянной величиной и составляет 10^-14.

Кw=[H+][OH-]=10^-14

Кw=[H+3O][OH-]=10^-14

Т.к. протон иона водорода обладает очень малым размером, то он внедряется в центр оболочки молекулы воды и образует ион гидроксония H3O.

В нейтральных растворах концентрация ионов водорода равна концентрации ионов Ohю

p= - lg

pH= - lg[H+]=7

pOH= - lg[OH-]=7

pH=7

В кислых средах рН<7 , В щелочах >7

4.Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгофа. Расчет h при различных температурах.

Зависимость теплового эффекта реакции от температуры. Уравнение Кирхгоффа.



Cp и Cv – молярная теплоемкость при постоянных P и V.

H=CpT

U=CvT

Cp - тепло, которое нужно сообщить 1 молю вещества, чтобы его нагреть на 1 град.

Чтобы рассчитать тепловой эффект: dH=CpdT

H⁰_T=H⁰₂₉₈+^T₂₉₈CpdT

Эта формула справедлива, если при нагреве не происходит изменения агрегатного состояния тела.

Если происходит, то надо учесть тепловой эффект фазового перехода.(+H_ф.п.)

Фазовое превращение – изобарно-изотермического превращение (T,P=const).

Плавление – кристаллизация

Испарение – конденсация.

- разность изобарных теплоёмкостей продуктов реакции и исходных веществ

- разность изохорных теплоёмкостей продуктов реакции и исходных веществ

и — соответствующие тепловые эффекты.

Если разница - невелика, то можно принять и

соответственно интегральная форма уравнений примет следующий вид:

5.Второе начало термодинамики. Статическая интерпретация энтропии. Уравнение Больцмана

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

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

В статистической термодинамике, уравнение Больцмана связывает энтропию S идеального газа и термодинамическую вероятность — величину W, которая равна количеству микросостояний, соответствующих данному макросостоянию системы:

где k_B — постоянная Больцмана, равная

Иначе говоря, формула Больцмана показывает отношение между энтропией и числом способов конструирования данной системы из атомов или молекул.