пример
Определите знак |
S0 |
реакции |
0,5C графит |
0,5CO2 г CO г |
|
Решение
о знаке изменения энтропии химических реакций, протекающих с участием газообразных веществ, можно судить по изменению объема в ходе реакции, т.е. по изменению числа молей газообразных компонентов.
νгаз 1 0.5 0, V 0 следовательно,
S 0 0
энтропия зависит от:
•агрегатного состояния вещества. Энтропия увеличивается при переходе от твердого к жидкому и особенно к газообразному состоянию (вода, лед, пар)
•изотопного состава (H2O и D2O)
•молярной массы однотипных соединений (CH4, C2H6, н-C4H10)
•кристаллической структуры (аллотропии) – алмаз, графит.
Связь энтропии с числом
частиц
вещество
UCl2
UCl3
UCl4
UCl6
S0, Дж∙моль–
1∙K–1)
19,0
38
47,4
62,0
При данном агрегатном состоянии значение энтропии тем больше, чем больше атомов содержится в молекуле.
Зависимость значения энтропии от массы вещества
вещество S0, Дж∙моль–
1∙K–1)
CH4(г) |
186 |
CF4(г) 261.5
CBr4(г) 358.2
Зависимость значения энтропии от агрегатного состояния
агрегатное S0, Дж∙моль–1∙K– состояние 1
H2O(тверд.) 39.3
H2O(ж) 69.95
H2O(газ) 188.72
Среднее расстояние между молекулами пара в десятки раз превышает среднее расстояние между молекулами воды.
Водяной пар (1) и вода (2) |
1 – вода; 2 – лед |
В твердых кристаллических телах молекулы образуют упорядоченные структуры во всем объеме кристалла
1 – простая кубическая
2–гранецентрированная кубическая;
3–объемноцентрированная кубическая
4 – гексагональная решетка
Зависимость энтропии от температуры
Энергия Гиббса
Суммарное влияние одновременного стремления системы перейти в состояние с наименьшей энергией (выделить теплоту, т.е. понизить энтальпию) и с максимальной в данных условиях степенью беспорядка (повысить энтропию) при T,p = const отражает изменение энергии Гиббса
H = G + T S
энтальпия реакции включает свободную энергию Гиббса и «несвободную» энергию S ∙ T.
Энергия Гиббса, представляющая собой убыль изобарного (P = const) потенциала, равна максимальной полезной работе.
Уменьшаясь с течением химического процесса, G достигает минимума в момент равновесия
(ΔG = 0)
энтропийный фактор T S
энтропийный фактор представляет ту часть энергии системы, которая при данной температуре не может быть превращена в работу.
Эта связанная энергия способна лишь рассеиваться в окружающую среду в виде тепла (рост хаотичности системы).
в химических процессах одновременно изменяются энергетический запас системы (энтальпийный фактор) и степень ее беспорядка (энтропийный фактор)