31. Закон Гесса. Термодинамические уравнения.

Закон Гесса (1840): тепловой эффект реакции не зависит от пути перехода системы из одного состояния в другое, а определяется лишь составом и свойствами продуктов начального состояния и продуктов конечного состояния.

Тепловой эффект реакции может быть определен как разность между теплотами образования конечных продуктов и теплотами образования начальных продуктов.

Теплотой образования называется количество теплоты, выделившейся при образовании 1 моля вещества из простых элементов. Теплотой сгорания называется количество тепла, выделившееся при сгорании/сжигании 1 моля вещества до высших окислов (H₂O, CO₂, N₂O₅)

Термодинамическими называются уравнения химических реакций, содержащие величину теплового эффекта.

32. Энтропия и её изменение при химических процессах.

Cостояние некоторой массы вещества, состоящего из достаточно большого количества молекул можно описать, задав термодинамические параметры (p, V, T, C, ρ), а можно для каждой частицы, входящей в данную массу вещества, задать параметры ее нахождения (x, y, z) и скорость передвижения в трех направлениях (v_xi, v_yi, v_zi)  В первом случае – макросостояние системы во втором – микросостояние Каждому макросостоянию соответствует множество микросостояний системы. Функция, определяющая количество микросостояний, входящих в данное макроскопическое состояние называется термодинамической вероятностью.

Функция, пропорциональная логарифму термодинамической вероятности, называется энтропией. Энтропия – мера неупорядоченности, беспорядка системы. (S=klnW) Энтропия зависит от массы вещества.. известны абсолютные значения энтропии.  Если вода переходит из жидкого состояния в твердое, то энтропия уменьшается, т. к. молекулы закрепляются в узлах кристаллической решетки. При переходе воды из жидкого состояния в газ энтропия увеличивается, увеличивается скорость движения молекул.

Энтропия увеличивается при: 1 переходе вещества из твердого в жидкое и из жидкого в газообразное состояние 2 растворении вещества 3 расширении газов 4 химических реакциях, сопровождающихся увеличением числа молей газообразных продуктов Энтропия уменьшается при: 1 переходе из газообразного в жидкое и твердое состояние 2 кристаллизации веществ 3 сжатии газов 4 химических реакциях, сопровождающихся уменьшением числа молей газообразных продуктов

Энтропия зависит от температуры

33. Энергия Гиббса и энергия Гельмгольца.

Определяют направление протекания химических реакций в соответственно изобарно-изотермических и изохорно-изотермических условиях Энтальпия однозначно не может дать ответ на вопрос «в каком направлении может протекать химическая реакция?», т. к. существуют реакции экзотермические (ΔН<0) и эндотермические (ΔН>0).

Система в некоторых случаях может стремиться выделить тепло, т. е. уменьшить энтальпию, а в некоторых случаях – перейти в беспорядочное состояние, т. е. увеличить энтропию.

Функцией, определяющей возможность протекания химической реакции в изобарно-изотермических условиях, является Функция Гиббса (ΔG=ΔH-TΔS). Условием самопроизвольного протекания реакции является ΔG<0 (->)  ΔG>0(<-) Если ∆G~0 , наступает термодинамическое равновесие (ΔG⁰=-RTlnK_p - расчет константы равновесия).

Функцией, определяющей направление протекания реакции в изохорно-изотермических условиях, является функция Гельмгольца ΔF=ΔU-TΔS (ΔF<0 (->)  ΔF>0(<-)).

ΔF~0 – равновесие. ΔF⁰=-RTlnK_c

Большинство химических реакций протекают с выделением тепла (ΔН<0), энтальпийный фактор оказывается решающим в определении направления протекания реакции. Если реакция эндотермическая (ΔН>0), то протекать слева направо она будет, если TΔS>ΔH. 

Реакции, протекающие при температурах, близких к абсолютному 0, определяются в основном энтропийным фактором.  Реакции, протекающие при Т>1000⁰ определяются энтропийным фактором.