32. Понятие «система» в химической термодинамике. Три типа систем.

Система означает ту часть материального мира, который является предметом нашего наблюдения или исследования.

Термодинамическая химическая система это комплекс взаимодействующих между собой веществ, мысленно обособленный от окружающей среды.

Например, системой может быть химический стакан, содержащий определенное количество воды, либо теплообменник, используемый на химическом предприятии и т.д.

Различают три основных типа термодинамических систем

Изолированные системы - не могут обмениваться с окружающей средой ни энергией, ни массой. Например, изолированный термостат, Вселенная в целом.

Закрытые системы - могут обмениваться с окружающей средой только энергией, но не массой. Например, совокупность молекул растворенного вещества можно рассматривать как закрытую систему, а в качестве внешней среды может быть все остальное (возможно растворитель, если он не участвует в реакции). Поэтому в химической термодинамике наиболее часто рассматривают именно закрытые системы.

Открытые системы - это системы, которые могут обмениваться с окружающей средой энергией и массой. Например, живые объекты животного или растительного мира.

Системы также можно разделить на гомогенные и гетерогенные.

Гомогенная система (однородная) - термодинамическая система, интенсивные свойства которой одинаковы во всех ее частях. Гомогенная среда состоит из одной фазы.

Гетерогенная система (неоднородная) - термодинамическая система, в которой хотя бы одно интенсивное свойство изменяется скачкообразно. Гетерогенная система состоит из двух и более фаз ,например:

а) система «бензол-вода» - система с непрерывными фазами

б) система «кусочки льда, плавающие в воде» (лед - прерывная фаза, состав фаз одинаков)

в) смесь кристаллов NaCl и KCl - обе фазы прерывны, химический состав обеих фаз различен.

33. Энтропия - критерий осуществимости химической реакции.

34. Экзо- и эндотермические реакции. Энтальпия.

35. Работа химической реакции: механическая, электрическая.

36. Закон Гесса и три следствия из него.

Закон Гесса — основной закон термохимии.

Тепловой эффект химической реакции, проводимой в изобарно-изотермических или изохорно-изотермических условиях, зависит только от вида и состояния исходных веществ и продуктов реакции и не зависит от пути её протекания.

Иными словами, количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы) . Например, окисление глюкозы в организме осуществляется по очень сложному многостадийному механизму, однако суммарный тепловой эффект всех стадий данного процесса равен теплоте сгорания глюкозы.

Закон открыт русским химиком Г. И. Гессом в 1840 г. он является частным случаем первого начала термодинамики применительно к химическим реакциям. Практическое значение закона Гесса состоит в том, что он позволяет рассчитывать тепловые эффекты самых разнообразных химических процессов; для этого обычно используют ряд следствий из него.

Следствия из закона Гесса

Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа) .

Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты

Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты

Таким образом, пользуясь табличными значениями теплот образования или сгорания веществ, можно рассчитать теплоту реакции, не прибегая к эксперименту. Табличные величины теплот образования и сгорания веществ обычно относятся к т. н. стандартным условиям. Для расчёта теплоты процесса, протекающего при иных условиях, необходимо использовать и другие законы термохимии, например, закон Кирхгофа, описывающий зависимость теплового эффекта реакции от температуры.

Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то её (их) тепловой эффект равен нулю.