Закон Гесса[править | править исходный текст]

Основная статья: Закон Гесса

В основе термохимических расчётов лежит закон Гесса: Тепловой эффект (∆Н) химической реакции (при постоянных Р и Т) зависит от природы и физического состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Следствия из закона Гесса:

1. Тепловые эффекты прямой и обратной реакций равны по величине и противоположны по знаку.

2. Тепловой эффект химической реакции (∆Н) равен разности между суммой энтальпий образования продуктов реакции и суммой энтальпий образования исходных веществ, взятых с учётом коэффициентов в уравнении реакции (то есть помноженные на них).

Закон Гесса может быть записан в виде следующего математического выражения:

.

С помощью закона Гесса можно рассчитать энтальпии образования веществ и тепловые эффекты реакций, которые невозможно измерить экспериментально.

17)

17

Энтропия – функция состояния системы, приращение которой (S) равно минимальной теплоте (Q), поступившей в систему в обратимом изотермическом процессе, деленной на абсолютную температуру (T), при которой совершается этот процесс.

Изотермическим называется процесс, протекающий при постоянной Т (Т=const).

S=Q_min/T, где:

S [Дж·моль^-1·К^-1 ].

Энтропия связана с вероятностью состояния системы уравнением Больцмана:

S=K_Бln, где:

К_Б – постоянная Больцмана=R/N= 1,38 10^-23 Дж К^-1;

 - вероятность состояния системы. Это число микросостояний, которым может быть реализовано данное макросостояние.

При абсолютном нуле прекращается колебательные движения частиц в узлах кристаллической решетки, и макросостояние кристалла при этом обусловлено одним вариантом расположения частиц, т. е. =1 =>

S=К_Бln1, а т.к. ln1=0, то S=0.

Ростом энтропии сопровождаются такие самопроизвольные процессы, как испарение жидкости, таяние льда, растворение веществ в растворителях, т.е. процессы, которые приводят к увеличению беспорядка в системе.

Снижением энтропии сопровождаются кристаллизация веществ, реакции полимеризации, поликонденсации, т.е. процессы, которые приводят к увеличению упорядоченности в системе.

Т.о. энтропия является мерой неупорядоченности системы.

4. Энергия Гиббса. (g).

Энергия Гиббса – это часть потенциальной энергии реагирующих веществ, которая может быть использована для осуществления полезной работы.

При протекании изобарно – изотермических процессов (p и t = const) приращение энергии Гиббса (G) выражают следующим уравнением: G=Н–ТS [кДж моль^-1].

Анализ уравнения:

1. Энтальпийный фактор.

Определяет стремление системы снизить свою энергию за счет образования сложных

частиц из более простых, при этом совершается полезная работа.

2. Энтропийный фактор.

Определяет стремление системы к хаотичному, неупорядоченному состоянию, за счет распада сложных частиц на более простые и распределению их по всему объему системы.

Величина G служит критерием возможности самопроизвольного протекания процессов.

Процесс протекает самопроизвольно, если G<0.

При G>0, процесс самопроизвольно не протекает.

Если G=0, то в системе установилось состояние равновесия.

Влияние энтальпийно–энтропийного факторов на величину G при разных температурах.

1. При Н>0, S>0, процесс протекает самопроизвольно только при высоких температурах.

2. При Н>0, S<0, процесс самопроизвольно не протекает ни при каких температурах.

3. При Н<0, S>0, процесс самопроизвольно протекает при любых температурах.

4. При Н<0, S<0, процесс самопроизвольно протекает только при низких температурах.

Процессы, при протекании которых энергия Гиббса снижается (G<0) и совершается полезная работа, называются экзергоническими.

Процессы, при протекании которых энергия Гиббса увеличивается (G>0) и совершается работа, называются эндергоническими.