Вопрос 16. Свободная энергия Гиббса. Самопроизвольность протекания реакций.
По-другому наз-ся изобарный, изотермический потенциал. Обозначается ∆G [к дж/моль]. Энергия Гиббса простых веществ=0. Энергия ∆ Гиббса при простой температуре ∆Т=0, ∆G=∆H 0298-Т∆S298(х.р)
Физический смысл энергии Гиббса
Изменение свободной энергии равно максимально полезной работе, которую совершает система в изобарно-изотермическом процессе.
По энергии Гиббса мы можем определить самопроизвольность протекания реакции:
∆G>0 (не самопроиз-ый)
∆G=0(равновесный)или обратима
∆G<0(самопроиз-ый)
Самопроизвольность протекания реакций (2-ой закон термодинамики)
Самопроизвольным называют процесс, который протекает самопроизвольно без воздействия внешних факторов. Сущ. еще 1 функция сост.-я энтропия, которая показывает самопроизвольность протекания реакций
1850г. Клазиус - теплота не может самопроизвольно переходить от менее нагретого тела к более нагретому. Обратный процесс можно получить, только оказав внешнее воздействие.
1896г. Больцман - в изолированной системе самопроизвольно протекают только те процессы, которые сопровождаются увеличением энтропии т.е.:∆S>0 (самопроиз-ый)
∆S=0(равновесный)
∆S<0(не самопроиз-ый)
Больцман вывел систему связывающую:
S=klnW, где S – энтропия, k – постоянная Больцмана, W – число микроскопических состояний системы (термодин. вероятность).
Энтропия показывает меру хаоса, т.е. неупорядочность системы.
Вопрос 17. Химическая кинетика. Закон действующих масс гомогенных и гетерогенных систем. Скорость прямой и обратной реакции. Константа скорости химической реакции. Порядок и молекулярность реакции.
Химическая кинетика - это раздел химии, изучающий скорости хим. реакций. Основной задачей хим. кинетики явл. управление хим. процессом с целью обеспечения большой скорости и максимального высокого выхода целевого продукта. Все хим. реакции имеют сложный механизм.
Механизм реакции – это последовательность протекания промежуточных стадий реакций в результате которой происходит образование конечных веществ.
Лимитирующая реакция – это самая медленная стадия (реакция).
Закон действующих масс: При постоянной температуре скорость хим. реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов.
аА + вВ ↔ сС + dD
υпрям=k[A]a[B]b n=a+b
υобр= k[C]c[D]d n=c+d
[] – концентрация, a,b – коэф. при соотв. значении молекул.
k – прямой и обратной реакции – константа пропорциональности и наз. она константой скорости хим. реакции. КС хим. реакции численно равна скорости реакции при концентрации реагирующих веществ равных 1 моль/литр, т.е. КС равна удельной скорости реакции.
Скорость хим. реакций – это число элементарных актов, происходящих в единицу времени в единицу объема (гомо) или на единицу поверхности (гетеро).
аА + вВ ↔ сС + dD
Реакции, протекающие слева направо и отражающие процесс взаимодействия исходных веществ наз. прямой реакцией. Реакции идущие в обратном направлении наз. обратной.
Скорость гомогенной реакции определяется как изменение концентрации любого вещества в единицу времени.
vгом=C2-C1/t2-t1=+ - ∆C/∆t
Знак «-» показывает, что происходит уменьшение исх. веществ.
«-» - прямая реакция;
«+» - обратная реакция, показывающая увеличение продуктов реакции
v=+ - dC/dt – истинная скорость хим. реакции.
Скорость гетерогенной реакции определенна количеством вещества вступившего в реакцию или получившегося в результате реакции за единицу времени на единицу поверхности раздела.
vгетер=C2-C1/t2-t1=+ - ∆Cs/∆t; v=+ - dCs/dt
Порядок реакции это сумма показателей степеней концентраций реагентов в кинетическом уравнении реакции.
Молекулярность реакции – это минимальное число молекул участвующих в элементарных химических процессах. Молекулярность определяется числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется элементарный акт химического превращения.
Существуют мономолекулярные реакции – это реакции, в которых акт хим. превращения представляет собой хим. превращение 1 молекулы (р-ции диссоциации), Бимолекулярные реакции – это реакции в которых элементарный акт осущ. при столкновении 2 молекул. И редко Тримолекулярные реакции – столкновение 3 молекул.
Константа скорости реакции К не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и температуры. Физический смысл константы скорости: К численно равна скорости реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных 1моль/л.