22. Соотношение между величиной изменения энергии Гиббса и величинами энтальпии и энтропии реакции.

Энергия Гиббса является функцией состояния. При переходе системы из одного состояния в другое изменение ее величины не зависит от пути проте­кания процесса, а лишь от природы исходных и конечных ве­ществ и их состояний. Поэтому энергию Гиббса химической ре­акции _rG° можно рассчитать через стандартные энергии Гиббса образования веществ, используя следствие из закона Гесса. Энергия Гиббса реакции равна сумме энергий Гиббса образова­ния продуктов за вычетом энергий Гиббса образования исход­ных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. В результате протекания химической реакции (2.13) энергия Гиббса рассчитывается по формуле

_rG° = l_fG°_L + m_fG°_M - d_fG°_D - b_fG°_B (2.16)

Энтальпийный и энтропийный факторы - стремление к объединению, порядку и стремление к разъединению, беспоряд­ку, взятые по отдельности, - не могут быть критериями само­произвольного течения химических реакций. Для изобарно-изотермических процессов разность между этими значения и дает ту энергию, которая идет на совершение полезной работы при переходе системы из одного состояния в другое, называемую энергией Гиббса процесса (_rG°) и равную

_rG° =_rH° -T_rS° (2.17)

Энергия Гиббса служит критерием самопроизвольного про­текания химической реакции в изобарно-изотермических про­цессах:

- если энергия Гиббса уменьшается, т. е _rG° < 0, то реакция принципиально возможна;

- если энергия Гиббса систем возрастает, т. е. _rG° > 0, то реакция не может протекать самопроизвольно;

- если _rG° = 0, то реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, т. е. обратима, в системе уста­навливается равновесие.

+Направление химических реакций зависит oi их характера. Для экзотермических реакций (_rH° < 0) условие (2.17) соблюда­ется при любой температуре, если в ходе нее возрастает количе­ство газообразных веществ и энтропия возрастает (_rS⁰ > 0). В данных реакциях обе движущие силы (_rH°) и (T_rS⁰) направле­ны в сторону протекания прямого процесса и _rG° < 0 при лю­бых температурах. Такие реакции могут самопроизвольно идти только в прямом направлении, т. е. являются необратимыми.

23. Дисперсные системы. Коллоидные растворы.

Дисперсными системами называются гетерогенные системы, в которых одно вещество распределено в другом в виде частиц различных размеров.

Любая дисперсная система состоит по меньшей мере из двух частей — дисперсной фазы в виде совокупности мельчайших частиц вещества и дисперсионной среды, в которой распределена дисперсная фаза. Размеры частиц дисперсионной фазы (кристалликов, капелек, пузырьков) отличаются степенью дисперсности, величина которой прямо пропорциональна размеру частиц.

Классификация дисперсных систем

1. По степени дисперсности различают грубодисперсные системы (взвеси) с размером частиц более 100 нм и тонкодисперсные (коллоидные) с размером частиц от 1 до 100 нм.

Взвесь — смесь веществ, где твёрдое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (не осевшем) состоянии.

Коллоидный раствор – это гетерогенная система, в которой граница раздела фаз может быть обнаружена только оптическим микроскопом. Предельным случаем тонкодисперсных систем являются истинные растворы.

Истинный раствор – это гомогенная однофазная система, в которой нет поверхности раздела, с размером частиц менее 1 нм, т.е. она состоит из отдельных ионов и молекул.

Можно сравнить: дисперсионная среда похожа на растворитель, а дисперсная фаза – на растворенное вещество.

2. По интенсивности взаимодействия частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды дисперсные системы делятся на две группы: лиофильные и лиофобные.

Лиофильные системы характеризуются тем, что молекулы дисперсионной среды в значительной степени взаимодействуют с частицами дисперсной фазы (сольватируются), образуя вокруг нее оболочку. Эти системы характеризуются низким значением поверхностного натяжения и имеют предельно высокую дисперсность. К таким системам относятся растворы ВМС (например, желатин, целлюлоза, крахмал и т.д.).

Лиофобные системы не образуют сольватной оболочки из дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы. В таких системах взаимодействие между частицами различных фаз значительно слабее. Значение межфазного поверхностного натяжения велико, вследствие чего система проявляет тенденции к самопроизвольному укрупнению частиц дисперсной фазы. Такие системы образуют неорганические и органические вещества плохо растворимые в данной среде.