Контрольні запитання

1. Які питання вирішує термодинаміка?

2. Які принципові питання розглядає хімічна термодинаміка?

3. Що називається системою? Термодинамічною системою?

4. Наведіть класифікацію систем за характером взаємодії з навколишнім середовищем.

5. Що називається параметрами стану?

6. Що називається термодинамічним процесом?

7. Дайте різні формулювання першого закону термодинаміки.

8. В якому співвідношенні знаходяться ентальпія і внутрішня енергія системи?

9. Які умови називаються стандартними?

10. Чим відрізняються термохімічні рівняння від хімічних?

11. Що таке стандартна ентальпія утворення?

12 Сформулюйте закон Гесса.

13. Поясніть наслідки закону Гесса, наведіть відповідні приклади.

14. Обчисліть стандартну теплоту утворення бензолу з простих речовин, якщо ентальпія згоряння бензолу ΔН ^озгор.(С₆ Н₆) = - 3267,6 кДж/моль, а ентальпія утворення оксиду вуглецю (IV) і води відповідно рівні ΔН^о_утв.(СО₂) = - 393,51 кДж/моль і ΔН^о_утв.(Н₂О) = - 281 кДж/моль.

15. Обчисліть при температурі 298К і тиску 101,3 кПа тепловий ефект ΔН° реакції: Fе₂О₃ + 2А1 = А1₂О₃ + 2Fе,

якщо відомо:

ΔН^о_утв(Fе₂О₃) = -822,5 кДж/моль;

ΔН⁰_утв.(А1₂О₃) = - 670,6 кДж/моль.

16. Якими довідниковими величинами користуються для розра­хунку тепловою ефекту реакції?

17 Що таке калорійність?

18. Сформулюйте другий закон термодинаміки.

19 Що таке ентропія?

20. Як змінюється ентропія системи при розширенні газу? При утворенні кристалів у насиченому розчині?

21. Які термодинамічні фактори визначають направлення хімічних реакцій?

22. Яке значення повинна мати енергія Гіббса для реакцій, що самодовільно відбуваються?

23 Яке значення має ізобарно-ізотермічний потенціал у рівно­важній системі?

24. Як розрахувати зміну енергії Гіббса для хімічної реакції?

25. В чому полягає особливість живих організмів як об'єктів термодинамічних досліджень?

Тема 1.2. Фазова рівновага та вчення про розчини план:

1. Загальна характеристика розчинів.

2. Розчини газів в рідинах. Закон Генрі.

3. Розчинність твердих речовин в рідинах.

4. Дифузія і осмос в розчинах. Закон Вант-Гоффа.

5. Тиск пари над розчинами. Закон Рауля.

6. Температура кристалізації і кипіння розчинів.

7. Фазові переходи. Фазова рівновага.

1. Загальна характеристика розчинів

Розчини – одна з найважливіших фізико-хімічних систем. Розробка теорії розчинів відіграла важливу роль у розвитку фізичної хімії. Ще М.В.Ломоносов звернув увагу на важливість розчинів для розвитку хімічних наук. Важливість розчинів визначається перш за все їх поширеністю. Переважна більшість біологічних процесів відбувається в розчинах.

Розчинами називають багатокомпонентні гомогенні системи, в яких одна або кілька речовин розподілені і вигляді молекул, атомів або іонів в середовищі іншої речовини – розчинника.

До розчинів відносяться суміші газів, розчини різних речовин в рідинах та тверді розчини. Найбільш розповсюджені рідкі розчини. Прикла­дами рідких розчинів є розчини солей, спирту, кислот у воді; твердих - сплави. Газоподібним є повітря.

У рідких розчинах один із компонентів називають розчиненою речовиною, другий - розчинником.

Розчинник – це рідкий компонент розчину, який береться з надлишку порівняно з іншими компонентами.

У сучасній теорії розчинів визначається важливість як фізичних, так і хімічних сил між молекулами (атомами, іонами) у розчині.

Гомогенність розчинів обумовлена тим, що під час їх утво­рення, внаслідок взаємодії з розчинником, розчинена речовина подрібнюється до молекул або йонів, тобто розміри часток розчиненої речовини, розподілених між молекулами розчинника не перевищують 10^-9м. Такі розчини називають істинними.

Розчини, в яких частки розчиненої речовини мають розмір від і 10^-9м до 10^{- 7}м є колоїдними, а більше 10^-7м - грубодисперсними.

Істинні розчини прозорі, легко проходять через фільтр.

Розчин утворюється зі складових частин (компонентів) самодовільно, тому його утворення при сталих Р та Т пов’язане зі зменшенням ізобарного потенціалу (вільної енергії) системи. Ізобарний потенціал залежить не тільки від температури і тиску, а й від складу розчину, тобто від кількості компонента в розчині. Це твердження справджується також для інших термодинамічних потенціалів.

Найважливішою характеристикою розчину є його склад або концентрація компонентів.

Концентрація розчину – це кількість розчиненої речовини, що міститься в певній кількості розчинника або розчину.

Кількісний склад розчинів в фізичній хімії часто виражають через молярну і моляльну концентрацію, молярні і масові частки.

Молярна концентрація – це відношення кількості розчиненої речовини до об’єму розчину.

В СІ кількість речовини вимірюють в молях, тому одиницею молярної концентрації в СІ є моль/м³ або моль/л.

С = n/V або С = m/(М∙V)

де п - кількість речовини в молях;

V— об'єм розчину;

т - маса розчиненої речовини;

М- молярна маса.

Наведемо приклади назв розчинів різної молярної концентрації, моль/л:

1,000 (1М) – молярний;

2,000 (2М) – двомолярний;

0,100 (0,1М) – децимолярний;

0,200 (0,2М) – дводецимолярний;

0,030 (0,03М) – трисантимолярний;

0,004 (0,004М) – чотиримілімолярний.

Моляльна концентрація – це відношення кількості розчиненої речовини до маси розчинника.

Її вимірюють в моль/кг. Числове значення моляльної концентрації, позначають С_m:

С_m = (n ∙ 1000) / m (розчинника)

де

п - кількість молів розчиненої речовини;

т - маса розчинника.

• Еквівалентна концентрація (або нормальність) Сн - визначається числом молярних мас еквівалентів розчиненої речовини в 1л розчину:

С_н = m / E_m ∙ V,

де т - маса розчиненої речовини;

E_m - еквівалентна маса;

V - об'єм розчину.

Еквівалентну концентрацію за останніми рекомендаціями називають молярною концентрацією еквіваленту.

Молярна частка – це відношення числа молей одного з компонентів розчину до загального числа молей всіх компонентів. Її виражають в долях одиниці або в %. Молярна частка N₁ одного компоненту розчину визначається по формулі:

N₁ =

Де n₁ – число молів цього компонента в розчині;

n_2,n_3,….n_к - число молів інших компонентів.

Сума мольних часток всіх компонентів розчину дорівнює 1 або 100%.

N_{1 +} N₂ +....N_к = 1

Масова частка – це відношення маси розчиненої речовини до маси розчину. Її також виражають в частках одиниці або в %.