12.Химическая термодинамика. Энергетика химических процессов. Внутренняя энергия и энтальпия. Термохимические уравнения. Тепло­та образования и разложения веществ.

Если при образова­нии какого-либо соединения выделяется {или поглощается) неко­торое количество теплоты, то при разложении этого соединения в тех же условиях такое же количество теплоты поглощается (или выделяется).

Количество теплоты, которое выделяется при образовании одного моля соединения из простых веществ, называется тепло­той образования данного соединения.

Хи­мические уравнения, в которых указано количество выделяющейся или поглощаемой теплоты, называются термохимическими уравнениями. Величина теплового эффекта указывается обычно в правой части уравнения со знаком плюс в случае экзо­термической реакции и со знаком минус в случае эндотерми­ческой реакции.

Внутренняя энергия U вещества (или системы) — это полная энергия частиц, составляющих данное вещество (см. также § 54). Она слагается из кинетической и потенциальной энергий частиц. Кинетическая энергия — это энергия поступательного, ко­лебательного и вращательного движения частиц; потенциальная энергия обусловлена силами притяжения и отталкивания, дей­ствующими между частицами.

Энтальпия. Однако чаще в химии приходится иметь дело с процессами, протекающими при постоянном давлении. При этом удобно пользоваться величиной энтальпии Н, определяемой соотношением:

Н= U + PV

изменение энтальпии равно взятому с обратным знаком тепловому эффекту реакции, прове­денной при постоянной температуре и постоянном давлении

13.Стандартные тепловые эффекты различных процессов. Основной за­кон термохимии (закон Гесса). Применение термохимических расче­тов,

Закона Гесса: суммарный тепловой эффект некоторого ряда последовательных реакций равен суммарному тепловому эффекту любого другого ряда реакций, если одинаковы исходные в-ва, их кол-ва и состояние, а также одинаковы продукты реакций и их кол-во и состояние.

Следствие 1:тепловой эффект разложения хим. соединения до простых в-в равен тепловому эффекту образования этого соединения из этих простых в-в, взятому с обратным знаком.

Следствие 2: тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот образования продуктов реакции и суммой теплот образования исх. в-в.

Разность ТЭ двух реакций, начальное состояние в-в у которого различны, а конечные одинаковы, представляют собой ТЭ перехода в-в из одного начальное состояние в другое.

Разность ТЭ одной и той же р-ции, для которой состояние в-в одинаковы, а конечных – различны представляют собой ТЭ перехода из одного конечного состояния в другое.

14.Химическое сродство. Энтропия. Ее изменение при химических про­цессах. Стандартные энтропии веществ. Методы расчета" изменения энтропии в ходе химической реакции.

Энтропия-мера беспорядка.

Энтропия (S) связана с числом (W) равновероятных микроскопических состояний, которыми можно реализовать данное макроскопическое состояние системы, уравнением s=h/t Наименьшую энтропию имеют идеально правильно построенные кристаллы при абсолютном нуле. Энтропия кристалла, в струк­туре которого имеются какие-либо неправильности, уже при абсо­лютном нуле несколько больше, так как нарушения идеальности могут реализоваться не единственным способом. С повышением температуры энтропия всегда возрастает, так как возрастает ин­тенсивность движения частиц, а следовательно, растет число спо­собов их расположения. Возрастает она также при превращении вещества из кристаллического состояния в жидкое и, в особенно­сти, при переходе из жидкого состояния в газообразное. Если процесс проводится обратимо и при постоянной темпера­туре (изотермически), то изменение энтропии связано с поглощаемой теплотой уравнением

S =Qo6_P/T

где Q₀6p — количество теплоты, поглощенной системой в изотерми­ческом обратимом процессе; Т — абсолютная температура.

С помощью этого уравнения можно определить, например, из­менение энтропии при плавлении и кипении веществ.

По величине стандартной энтропии можно делать некоторые выводы о свойствах вещ-в: чем больше атомов сожержется в молекуле вещ-ва, тем его энтропия выше.

Для качественного определения изменения энтропии должны знать, как изменится число молей газа (твёрдые и жидкие вещ-ва не учитываем), т. К. их энтропия очень мала). Для твёрдых тел энтропия амофорных тел выше,чем энтропия тех же тел кристаллических: SiO2-амофорное-стекло, кристаллическое-кварц.

15.Изобрано-изотермический потенциал. Принципиальная возможность или невозможность осуществления процесса. Энтальпийный и энтропийный факторы и направление процесса Расчет направления протекания химических реакций.

Как показывается в термодинамике, можно ввести такие функ­ции, которые отражают влияние на направление протекания про­цесса как тенденции к уменьшению внутренней энергии, так и тен­денции к достижению наиболее вероятного состояния системы. Знак изменения подобной функции при той или иной реакции может служить критерием возможности самопроизвольного проте­кания реакции. Для изотермических реакций, протекающих при постоянном давлении, такой функцией является энергия Гибб­са G, называемая также изобарно-изотермическим потенциалом, изобарным потенциалом или сво­бодной энергией при постоянном давлении.

Рассмотренное нами явление расширения газа представляет собой пример проявления принципа направленности процессов к наиболее вероятному состоянию, т. е. к состоянию, которому со­ответствует максимальная беспорядочность распределения частиц. Направление самопроизвольного протекания химических реакций и определяется совокупным действием двух факторов: тенденцией к переходу системы в состояние с наименьшей внутренней энергией и тенденцией к достижению наиболее вероятного состояния. Согласно закону Гесса, стандартное изменение энтальпии реак­ции (сокращенно: стандартная энтальпия реакции) равно сумме стандартных энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энтальпий образования исходных веществ.

Аналогично стандартное изменение энергии Гиббса реакции (сокращенно: стандартная энергия Гиббса реакции) равно сумме стандартных энергий Гиббса образования продуктов реакции за вычетом суммы стандартных энергий Гиббса образования исход­ных веществ. При этом все суммирования производятся с учетом числа молей участвующих в реакции веществ в соответствии с ее уравнением.