Изменение энтропии

Энтропия простых веществ S⁰ не равна нулю, энтропия химической реакции, фазового перехода и т.д. рассчитывается, как:

Пример. Для реакции: аА + bВ = сС + dD

∆S = [dS(D) +cS(C)] - [aS(A) +bS(B)]

Стандартные энтропии: S^o₂₉₈ при Р=101 кПа (1 атм) и 298 ⁰К, при этом считают газы идеальными, а для растворенных веществ принимают состояние, отвечающее концентрации, равной 1 моль\кг Н₂О, предполагая, что раствор обладает свойствами бесконечно разбавленного

Закономерности изменения энтропии.

Увеличение при

А) усложнении молекулы: О, О₂, О₃; S(О) = 61 Дж\моль∙К, S(О₂) = 205Дж\моль∙К, S(О₃) = 239 Дж\моль∙К,

Б) увеличении степени дисперсности;

В ) переходе состояний: кристаллическое стекловидное аморфное

Г) уменьшении твердости

Энтальпийный и энтропийный факторы процесса. Энергия Гиббса

Чтобы система была устойчивей, ее надо трясти.

Академик В.Н.Челомей

Процессы, протекающие в любой термодинамической системе характеризуются двумя противоположными тенденциями:

- стремление к минимальной внутренней энергии;

- направленность к наиболее вероятностному состоянию, т.е. к состоянию, которому соответствует максимальная беспорядочность распределения частиц.

Эти тенденции количественно выражаются через ΔН и ΔS.

Энтальпия Энтропия

Н=U +PV S =klnW

ΔН → 0 ΔS→ ∞

Термодинамическая характеристика Термодинамическая

характеристика

с остояния системы состояния системы

Взаимодействие атомов в молекуле, Мера неупорядоченности,

укрупнение, объединение частиц дезагрегация системы,

с тремление к минимуму разброс частиц

ΔН → min, когда ΔS=0

кДж\моль (Ккал\моль) кДж\(моль∙К)

природа вещества, условия протекания процесса (Т, Р, с)

В состоянии равновесия обе тенденции проявляются в равной мере:

ΔS

энтальпийный фактор энтропийный фактор

п роцесса процесса

ΔН = Т∙ ΔS

условие равновесия

Примеры равновесных систем:

- кипящая жидкость – пар;

- плавящийся кристалл – отвердевающая жидкость;

- насыщенный раствор – кристаллы растворенного вещества.

Для химической реакции - это равновесие между исходными веществами и продуктами взаимодействия.

расчет изменения энтропии в равновесном процессе

ΔН можно определить экспериментально с помощью калориметрии.

Критерий протекания процесса

Любого химика-исследователя интересует следующие вопросы:

- возможность протекания химических процессов;

• глубина протекания химического процесса;

• степень превращения исходных веществ в конечные продукты;

• реакционная способность веществ и условия увеличения их реакционной способности;

• влияние температуры, давления, концентрации веществ на процесс;

• управляемость процесса.

Механика – принцип стремления потенциальной энергии к минимуму.

Е +

гравитационная потенциальная линия

Еr

Потенциал, который определяет меру протекания химического процесса при постоянных Р и Т, называется изобарно-изотермическим потенциалом или кратко – изобарным потенциалом. Обозначается буквой G (Гиббс, Gibbs), G – энергия Гиббса.

G – не зависит от пути процесса. Эта энергия равна максимальной работе, которую можно получить с помощью реакции при переходе от данного состояния к равновесному ΔG = А_max.

Условием принципиальной осуществляемости процесса, самопроизвольного (без затраты работы) протекания реакции в прямом направлении является неравенство:

ΔG_p,_T < 0- критерий принципиально возможного процесса

ΔGp,_T > 0 – критерий принципиально невозможного процесса

ΔG_p,T = 0 – критерий истинного химического равновесия.

G Р,Т = const G Р,Т = const

A

В

Д ΔG < 0

ΔG < 0 Е

ΔG = 0 С