Iшкi энергия және энтальпия

Әð æүéåíiң iшкi энергиясы болады. Ішкі энергия жүйе энергиясының жалпы қоры. Оған жүйеге кiретiн барлық молекулалар, атомдар, электрондар қозғалысының энергиясы, молекулааралық байланыс энергиясы және бөлшектердiң кеңiстiктегi орнына байланысты кинетикалық және потенциалдық энергиялары кiредi.

Жүйенiң iшкi энергиясы мен оның құрамындағы бөлшектердiң атқаратын жұмысы бiрiккен күйдегi жалпы энергиясы энтальпия Н деп аталады. Химиялық реакцияның жылу эффектiсi Q энтальпияның өзгерiсiне тең:

Q = – H⁰₂₉₈

Реакцияның жылу энтальпиясы реакция нәтижесiнде шыққан заттардың түзiлу жылуларының қосындысы мен реакцияға қатысқан заттардың түзiлу жылуларының қосындысының айырмасына тең.

Мынадай жалпы реакция берiлген:

заттарының формулаларының алдында тұратын коэффициенттерi. сәйкес заттарының түзiлу жылулары. -реакцияның жылу энтальпиясы.

Көрсетiлген реакцияның жылу энтальпиясын былай табады:

∆H⁰₂₉₈= ∑∆H⁰_{298(өíiì.)} – ∑∆H⁰_{298(áаст.çàò.)}

Кез келген заттың түзiлу жылуы керi таңбамен алынған сол заттың айырылуы жылуына тең болады, мысалы:

êÄæ

êÄæ

Түзiлу жылуы (энтальпия) жай заттардан бiр моль заттың түзiлуі кезiндегi жылу эффектiсi. Бұл жылу эффектiсi стандартты жағдайда берiлсе, оны стандартты түзiлу жылуы деп атайды (H⁰₂₉₈).

Стандартты түзілу жылуы әдетте кесте түрiнде келтiрiледi. Жай заттардың түзiлу жылуы нольге тең.

Энтропия және Гиббс энергиясы. Химиялық реакциялардың өздiгiнен жүру шарттары

Энтропия S бөлшектердiң қозғалысын анықтайды, ол ретсiздiктің өлшемi. Өлшем бірлігі кДж/мольК-мен беріледі. Реакция кезiнде молекулалар саны көбейсе, онда энтропия артады S0, азайса кемиді-S0.

Молекулалардың тәртiпсiз орналасуы артатын барлық процестер кезiнде энтропия артады. Оған кристалдың еруi, балқуы, сублимация және т.б. жатады. Керiсiнше бөлшектер қосылса, белгiлi бiр ретпен, тәртiппен орналаса бастаса, онда энтропия кемидi. Мысалы қату, конденсация, ерiген заттың кристалл түзуi және т.б.

Газдың бүкiл көлем бойынша таралуы өзiнен-өзi жүретiн процесс, бұл жағдайда молекулалардың ретсiздiгi көбiрек болып, тиiсiнше энтропия үлкен мәнге ие болады. Бұған керi процесс – газдарды бiр-бiрiнен айыру сырттан энергия жұмсамай iске аспайды. Сонымен жүйенiң энергетикалық күйi өзгермей, өздiгiнен жүретiн процестерде энтропия өседi.

Қысым және температура тұрақты болған жағдайда бос энергия Гиббс энергиясы G деп аталады.

Табиғатта энергия жұмсалмай тек бос энергиясы төмендейтiн процестер ғана өз бетiмен жүредi.

Гиббс энергиясы G, энтальпия Н, энтропия S және температура бiр-бiрiмен байланыста болады:

G=H – ÒS

Гиббстiң теңдеуi негiзiнде реакциялардың жүру мүмкiндiгiнiң негiзгi заңдылықтарын көрсетуге болады:

1) егер H0 және S0 болса, онда G0. Бұл жағдайда химиялық реакция өздiгiнен жылу бөле жүредi

2) егер H0 және /H/ТS болса, мұнда сiңiрiлетiн жылу энтропияның өсуiмен теңестiрiледi. Реакция өнiмдерiнiң газ түрiнде түзiлуi кезiнде энтропияның өзгерiсi өте көп болып, бұл эндотермиялық реакциялардың жүру мүмкiндiгiн анықтайды

3) егер H0 және /H/ТS болса, онда G0 оң шамаға тең болып, химиялық реакцияның өздiгiнен жүру мүмкiндiгi жоқ екендiгi шығады

4) егер G=0 болса, онда жүйе тепе-теңдiк күйде болады.