3.1. Энтропия и свободная энергия системы.

НАПРАВЛЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

Вопрос о самопроизвольном протекании реакции решается расчетным путем на основании уравнения: ΔG=ΔH-T*ΔS где: ΔG-изменение свободной энергии Гиббса кДж/моль; ΔН-изменение энтальпии, кДж/моль; ΔS-изменение энтропии Дж/моль*К; Т-абсолютная температура, К.

О направлении химических реакций позволяет судить знак ΔG:

ΔG<0 ( в химическом процессе происходит понижение свободной энергии Гиббса)-процесс может идти самопроизвольно.

ΔG>0-процесс невозможен.

ΔG=0-в системе устанавливается равновесие.

Мерой неупорядоченности в системе является энтропия, вычисляемая по формуле: S=K*lnW , где К-постоянная Больцмана; W-термодинамическая вероятность. Это число равновероятных микросостояний, которыми может быть реализовано данное макросостояние. Энтропия увеличивается с ростом беспорядка в системе.

4. Объект исследования.

Определение теплового эффекта реакции.

5. Контрольные вопросы:

1. В чем, по вашему мнению, может быть причина расхождений между результатами ваших измерений и расчетов?

2. При каких химических реакциях измеренная энтальпия реакции равна энергии этой реакции?

3.Вычислить стандартную энтальпию образования сероуглерода, по реакции сгорания 38г. сероуглерода: CS₂+3O₂=2SO₂+CO₂ ΔH= - 1103 кДж?

4.Какие термодинамические функции вы знаете ?

6.Описание лабораторной установки и порядок проведения опыта.

Оборудование и реактивы: термометр ртутный, калориметр, цилиндр на 100мл, сухие вещества NH₄CNS, KOH, KCl, NH₄Cl.

ОПЫТ 1: Определение теплоты растворения.

Для определения изменений энтальпии используется так называемый открытый калориметр, состоящий из внутреннего калориметрического стакана и стакана, играющего роль внешней оболочки, а также теплоизоляционной прослойки между ними, крышки, термометра (рис. 1)

Калориметрический стакан наполняют 250 мл дистиллированной воды, закрывают крышкой и в течение 15 минут следят по термометру за температурой, делая замеры через каждые 3 минуты по секундомеру. Затем вносят указанное количество растворяемого вещества (Н₂SO₄ из пипетки, соль или щелочи высыпают в твердом состоянии). Момент внесения вещества отмечают как 0 секунд главного периода, жидкость размешивают до полного растворения вещества - конец главного периода, отмечают температуру калориметрической жидкости, затем в течение 18 минут следят за изменением температуры, отмечая её через каждые 3 минуты по секундомеру. Результаты опыта заносят в таблицу 1:

Таблица №1.

	Предварительный период (15 мин.)	Главный период	Заключительный период (18 мин.)
0, мин.	0 3 6 9 12 15	n (сек.)	0 3 6 9 12 15 18
Т,˚С

Т - определяют графическим способом (рис. 2).

Расчет результатов опыта:

1. Количество теплоты:

Q=ΔT*(m_к.ж.*4,18+C_к), где

Т-изменение температуры.

4,18Дж/г*град - удельная теплоемкость воды;

m_к.ж - масса калориметрической жидкости;

m_к.ж= m_H2O+m_в-ва

m_H2O- масса воды в граммах;

m_в-ва- масса растворенного вещества в граммах;

С_к- теплоемкость калориметра;

С_к=146,3 Дж/град;

2. Тепловой эффект реакции ΔH:

ΔH=Q/V, где

V- количество моль реагирующего вещества (V=m_{(растворим. в-ва)}/М)