45 Вопрос

ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ РЕАКЦИИ - количество теплоты, выделяемой или поглощаемой системой при химической реакции. Тепловой эффект работы равен изменению внутренней энергии системы при постоянном объеме или изменению ее энтальпии при постоянном давлении и отсутствии работы внешних сил. В зависимости от знака теплового эффекта работы все химические реакции подразделяют на эндо- и экзотермические. Таким образом, при изохорном процессе энергетический эффект равен изменению внутренней энергии системы, а в случае изобарного процесса он равен изменению энтальпии системы.

Под ВНУТРЕННЕЙ ЭНЕРГИЕЙ системы подразумевается общий ее запас (включая энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярных колебаний атомов и атомных групп, энергию движения электронов в атомах, внутриядерную энергию и т.д., то есть все виды энергий, кроме кинетической энергии системы как целого и ее потенциальной энергии).

ЭНТАЛЬПИЯ- сумма внутренней энергии и произведения объема вещества на внешнее давление.

ЭКЗОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ- процессы, протекающие с выделением энергии.

ЭНДОТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ- процессы, протекающие с поглощением энергии.

ЗАКОН ГЕССА: тепловой эффект зависит только от вида (природы) и состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от пути процесса, т.е. от числа и характера промежуточных стадий.

СЛЕДСТВИЯ ИЗ ЗАКОНА ГЕССА:

1. Тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования конечных веществ минус теплот исходных веществ.

2. Тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот сжигания конечных веществ минус сумма исходных веществ.

Под ТЕПЛОТОЙ (ЭНТАЛЬПИЕЙ) ОБРАЗОВАНИЯ понимают тепловой эффект образования 1 моль соединения из простых веществ. Под ТЕПЛОТОЙ (ЭНТАЛЬПИЕЙ) СГОРАНИЯ обычно подразумевают теплоту, выделяющуюся при сгорании 1 моль вещества в кислороде при стандартных условиях с образованием оксида элемента в высшей степени окисления. Теплоты сгорания негорючих веществ равны нулю.

46 Вопрос

ЭНТРОПИЯ - количественная мера беспорядка.

При переходе системы из более упорядоченного в менее упорядоченное состояние ЭНТРОПИЯ ВОЗРАСТАЕТ (при переходе жидкости в пар, при растворении кристаллического вещества и т.д.) и УМЕНЬШАЕТСЯ - при переходе из менее упорядоченного в более упорядоченное (конденсация и кристаллизация веществ).

При высоких температурах резко возрастает роль ЭНТРОПИЙНОГО ФАКТОРА. Стремление к максимальному беспорядку, "хаосу", т.е. к увеличению энтропии - движущая сила, определяющая направление химической реакции. Тепловая энергия может самопроизвольно переходить в химическую энергию только в том случае, если этот процесс сопровождается увеличением энтропии.

47 Вопрос

ЭНЕРГИЯ ГИББСА - функция состояния, отражающая самопроизвольность процессов в открытых и закрытых системах, связанная с энтальпией и энтропией соотношением: ∆G= ∆H- T∆S.

Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной ВОЗМОЖНОСТИ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА. При ∆G < 0 процесс может протекать, при ∆G > 0 процесс протекать не может (иными словами, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном, то процесс принципиально может протекать, если наоборот — то не может). Если же ∆G = 0, то система находится в состоянии химического равновесия.

Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: ЭНТАЛЬПИЙНЫМ, связанным с уменьшением энтальпии системы (∆H), и ЭНТРОПИЙНЫМ T ∆S, обусловленным увеличением беспорядка в системе вследствие роста ее энтропии. В химических процессах одновременно изменяются энергетический запас системы (энтальпийный фактор) и степень ее беспорядка (энтропийный фактор):

1. Если ∆H < 0 и ∆S > 0, то всегда ∆G < 0 и реакция возможна при любой температуре.

2. Если ∆H > 0 и ∆S < 0, то всегда ∆G > 0, и реакция с поглощением теплоты и уменьшением энтропии невозможна ни при каких условиях.

3. В остальных случаях (∆H < 0, ∆S < 0 и ∆H > 0,∆S > 0) знак ∆G зависит от соотношения ∆H и T∆S. Реакция возможна, если она сопровождается уменьшением изобарного потенциала; при комнатной температуре, когда значение T невелико, значение T∆S также невелико, и обычно изменение энтальпии больше T∆S. Поэтому большинство реакций, протекающих при комнатной температуре, экзотермичны. Чем выше температура, тем больше T∆S, и даже эндотермические реакции становятся осуществляемыми.