Энтальпийный и энтропийный факторы химического процесса

Самопроизвольно идут процессы, в которых и .

– энтропийный фактор.

– энтальпийный фактор.

Обозначим и . Величина G называется энергией Гиббса или изобарно-изотермическим потенциалом.

Изменение энергии Гиббса равно максимальной работе, взятой с обратным знаком, которая может быть проведена за счёт данной химической реакции.

№	H	S	G	Вывод
1	<0	>0	<0	Реакция протекает при любой температуре
2	>0	<0	>0	Реакция не протекает никогда
3	>0	>0		Реакция протекает при
4	<0	<0		Реакция протекает при

Примеры:

1. .

2. .

3. .

4. .

G образования простых веществ при стандартных условиях равно 0.

Если G=0, то система находится в состоянии равновесия.

Смысл G для обратимых процессов: изменение энергии Гиббса при переходе системы из стандартного состояния в состояние равновесия.

Уравнение Вант-Гоффа: , где k – константа равновесия. , где Q – константа псевдоравновесия (т.е. равновесия при данных условиях). Таким образом, .

Основы электрохимии

Электролиз – многофазная система, на границе раздела фаз которой существует скачок электрического потенциала. Одна из фаз этой системы – твёрдое вещество.

С тандартные варианты электролиза:

Протекающие реакции:

Всё это приводит к тому, что пластина получает заряд и получается разность потенциалов, а также возникновение двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Получается аналог плоского конденсатора.

Электродный потенциал – потенциал электрода относительно раствора.

Электродные потенциалы определяют путём сравнения потенциала данного электрода с электродным потенциалом стандартного водородного электрода.

П отенциал стандартного водородного электрода принят равным 0. Сопротивление обычно делается большим, порядка 1 МОм. Стандартные электродные потенциалы различных электродов приводятся в справочниках.

Элемент Даниеля-Якоби (1860 г):

Р еакции, протекающие в растворе: В (катод), (анод). Итог реакции: , В. Здесь - стандартный потенциал.

Уравнение Нернста: . Здесь - универсальная газовая постоянная, T – температура, n – число электронов, принимающих участие в процессе, F – число Фарадея, , где e – заряд электрона, Кл, – число Авогадро, Кл, Q – константа псевдоравновесия. , Q – константа псевдоравновесия полной химической реакции, n – число электронов, передаваемы и принимаемых по электронному балансу (наименьшее общее кратное для двух полуреакций). Изменение энергии Гиббса .

Сухой элемент и свинцовый аккумулятор:

Протекающие реакции:

Элемент Ленкаше: , .  = 1,5 В.

Свинцовый аккумулятор: . с каждой пары пластин. Если плотность раствора серной кислоты стала меньше 1,2 г/мл, то аккумулятор необходимо подзарядить. Зарядка производится воздействием внешнего источника постоянного тока.

Поляризация (перенапряжение) гальванических элементов – это явление уменьшения ЭДС гальванических элементов с ростом силы тока: , где и – перенапряжения катода и анода соответственно.