Завдання для виконання самостійної роботи.

1. Основні поняття другого закону термодинаміки

2. Пояснити прямі і зворотні процеси, яку роль вони виконують в термодинаміці.

3. Назвіть вчених, які зробили відкриття у термодинаміці.

4. Постулат Клаузіуса, постулат Планка.

5. Енергія Гібсса і Гельмгольца.

6. Охарактеризувати умови рівноваги системи.

7. Що таке ентропія?

8. Чим відрізняються хімічні рівняння від термохімічних?

9. Які термодинамічні фактори визначають напрямок хімічних реакцій?

10. Як розрахувати зміну ізобарно-ізотермічного потенуціалу в самовільному процесі?

11. Як розрахувати зміну ізохорно-ізотермічного потенуціалу в самовільному процесі?

Самостійна робота № 4

Тема: Теплота утворення та розкладання.

Стислі теоретичні відомості

Теплотою утворення сполуки називається кількість теплоти, яка виділяється або поглинається при утворення одного молю його із простих речовин, які знаходяться в найбільш стійкому стані при певних умовах. Наприклад, теплота утворення карбонату кальцію дорівнює тепловому ефекту реакції утворення одного молю кришталевого карбонату кальцію із металічного кальцію, вуглець в виді графіту і газоподібного кисню:

Са _(т) + С _{(графіт)} + О_{2 (г)} = СаСО_{3 (кр)}

Теплоти (ентальпії) утворення найбільш стійких простих речовин (N₂, О₂, Н₂) прийнято вважати рівними нулю. Звичайно теплоти утворення відносять до стандартних умов: 25 ⁰С (298 К) і 101,3 кПа і називають стандартними теплотами або стандартними ентальпіями утворення, які позначаються Н⁰₂₉₈.

По теплоті (ентальпії) утворення можливо розрахувати тепловий ефект будь-якої реакції, так як із закону Гесса випливає, що тепловий ефект реакції дорівнює різниці між теплотами (ентальпіями) утворення продуктів реакції і теплотами (ентальпії) утворення вхідних речовин:

Н_х =  (Н_утв)_кінц -  ((Н_утв)_вхід

При складанні теплоти утворення речовин, які участують в реакції, необхідно враховувати стехіометричні коефіцієнти.

В якості приклада розглянемо реакцію отримання кристалічного АІ₂(SO₄)₃ при

25 ⁰С із кристалічного АІ₂О₃ і газоподібного SO₃:

АІ₂О₃ + 3 SO₃ = АІ₂(SO₄)₃

Стандартні ентальпії утворення речовин, які приймають участь в певній реакції, складають:

АІ₂О_{3 (кр)} Н⁰₂₉₈ = -1674, 0 кДж/моль

SO_{3 (г)} Н⁰₂₉₈ = -395, 4 кДж/моль

АІ₂(SO₄)_{3 (кр)} Н⁰₂₉₈ = -3439,3 кДж/моль

По рівнянню знаходимо:

Н_х =

Н_х = -3439,3 – (- 1674 – 3  395,4) = - 579,1 кДж/моль

Для певної реакції при температурі 25 ⁰с і нормальному тиску тепловий ефект дорівнює Н_х = -579,1 кД/моль.

Теплотою згорання називається теплота, яка виділяється при повному горінні одного моля речовини в кисні. Для органічних сполук це буде тепловий ефект повного горіння певної сполуки до диоксиду вуглецю, води і вищих оксидів інших елементів.

По закону Гесса тепловий ефект реакції дорівнює різниці між теплотами (ентальпіями) згорання вхідних речовин і теплотами (ентальпіями) згорання кінцевих речовин:

Н_х =  (Н_гор)_вхід -  ((Н_гор)_кінц

В якості приклада обчислимо тепловий ефект реакції:

3С₂Н₂ = С₆Н₆

Ентальпії згорання дорівнюють:

для ацетилену (г) = -1298,3 кДж/моль

для бензолу (р) = -3264,2 кДж/моль.

По рівняння знаходимо:

Н_х =

Н_х = 3 (-1298,3) = 3264,2 = -630,7 кДж/моль

Закон Гесса справедливий не тільки для чисто хімічних реакцій, але й для складних біохімічних процесів. Так, кількість теплоти, яку отримуємо при окисненні вуглеводнів і жирів в живому організмі, де ці процеси протікають в декілька стадій, і кількість теплоти, яка виділяється при горінні цих речовин в кисні, оказалися рівними. Для білків теплоти горіння різноманітні, так як кінцевим продуктом окиснення білка в організмі являється карбамід, в кисні ж окиснення повне.