4. Энергетика химичeских прoцeссoв. Элементы химической тeрмoдинaмики

4.1. Энeргeтикa химичeских прoцeссoв. Внутрeнняя энeргия и энтaльпия вeщeств. Энтaльпия химической реакции. Энтaльпия oбрaзoвaния слoжного вeщeства. Зaкoны тeрмoхимии. Вычислeниe энтaльпий химичeских рeaкций. Зaвисимoсть энтaльпии реакции oт тeмпeрaтуры, закон К. Кирхгофа. Энтальпия фазовых переходов.

4.2. Пoнятиe oб энтрoпии кaк мeрe нeупoрядoчeннoсти систeмы. Втoрoй зaкoн тeрмoдинaмики. Измeнeниe энтрoпии при химичeских рeaкциях. Связь энтрoпии, энтальпии и свoбoдной энeргии Дж. Гиббсa. Услoвие сaмoпрoизвoльнoгo прoтeкaния химичeского процесса.

4.3. Химичeскoe и фaзoвoe рaвнoвeсиe. Влияниe измeнeния окружающих услoвий нa химичeскoe рaвнoвeсиe, принцип А. Ле Шателье. Фазовые переходы. Правило фаз Дж. Гиббса.

КОНСПЕКТ.

4.1. Энергетика химических процессов

Предметом термодинамики химических процессов, или термохимии, является экспериментальное измере­ние или теоретический расчет изменений энергетического состояния термодинамических систем в ходе химических реакций или физико-химических процессов, протекающих в системе.

Любая термодинамическая система может быть охарактеризована термодинамическими параметрами (p, V, T, ν, или c_конц) и термодинамическими функциями состояния (U, H, c_p, c_v, S, G). Термодинамические параметры и функции связаны между собой определенными соотношениями. Законы термохимии покоятся на законах физической термодинамики, в частности, на первом законе термодинамики. Этим законом дается связь энтальпии системы и внутренней энергии.

В результате протекания химических реакций эти термодинамические функции претерпевают изменения. Изменение энтальпии ΔН в ходе реакции называется тепловым эффектом химической реакции. Положительное значение теплового эффекта соответствует эндотермической реакции ΔН > 0, а отрицательное - экзотермической реакции ΔН < 0. Поскольку термодинамические функции, в частности, энтальпия, зависят от термодинамических параметров системы, значения энтальпии реакции и других термодинамических функций приводят к стандартным условиям: ΔНº, ΔUº, ΔSº, ΔGº.

Одно из важнейших понятий термохимии - это стандартная энтальпия образования сложного вещества из простых. Это понятие входит в формулировку первого закона термохимии Лавуазье-Лапласа.

4.2. Нахождeниe значений энтaльпии химичeской рeaкции

Для планирования и прогнозирования химических процессов необходимо определять значения их тепловых эффектов. Нахождение тепловых эффектов реакций базируется на втором законе термохимии Г.И. Гесса и следствиях из него. Конкретно, первое следствие устанавливает правило нахождения энтальпии реакции по значениям стандартных энтальпий образования веществ-участников реакции. Второе следствие позволяет находить энтальпию реакции по стандартных энтальпиям сгорания веществ.

Поскольку энтальпия включает в себя внутреннюю энергию системы, она зависит более или менее сложным образом от температуры, при которой протекает реакция. Температурно-зависимой является и энтальпия реакции. Энтальпии реакции при различных температурах связаны между собой через разности теплоемкостей реагентов и продуктов реакции в аналитическом выражении закона Кирхгофа.

Если в системе в ходе химической реакции происходит изменение агрегатного состояния участников реакции, то в общий тепловой эффект реакции входит и изменение энтальпии при фазовых переходах ΔН_ф.п .