33) Энергия Гиббса, её взаимодействие с энтальпией и энтропией. Изменение энергии Гиббса в самопроизвольно протекающих процессах.

Энергия Гиббса (G). Классическим определением энергии Гиббса является выражение:

G= U+ PV-TS

где U — внутренняя энергия, P — давление, V — объем, T — абсолютная температура, S — энтропия.

Энергию Гиббса можно понимать как полную химическую энергию системы.

Энергию Гиббса связана с энтальпией, энтропией и температурой соотношением:

G = H – T*S

Если реакция осуществляется при постоянных давлении и температуре, то

(изменение) G = (изменение) H – T *(изменение)S

Можно показать, что в условия постоянства температуры и давления реакции протекают самопроизвольно в сторону уменьшения энергии Гиббса. (Самопроизвольно могут протекать только те реакции за счет энергии которых можно совершать полезную работу.)

Т.к. (изменение) G равно по величине, но обратно по знаку максимальной полезной работе процесса.

При низких температурах

(изменение) G примерно равно (изменению) H

При высоких температурах

(изменение) G примерно равно –T* (изменению) S

34) Скорость химической реакции. Закон действия масс для гомогенных и гетерогенных реакций. Сущность константы скорости. Порядок и молекулярность реакции.

Скорость химической реакции — изменение количества вещества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства. Является ключевым понятием химической кинетики. Скорость химической реакции — величина всегда положительная, поэтому, если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение домножается на −1.

Например для реакции:

выражение для скорости будет выглядеть так:

Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы, гетерогенной – система, состоящая из нескольких фаз.

Пример гомогенной системы – любая газовая смесь ( смесь азота с кислородом).

Пример гетерогенной системы – вода со льдом, насыщенный раствор с осадком, уголь и сера в атмосфере воздуха…

Скорость гомогенной реакции называется кол-во вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единицы объема системы.

Скорость гетерогенной реакции называется кол-во вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице площади поверхности фазы.

Скорость реакции в гомогенной системе называется изменение концентрации какого-либо из веществ, вступающих в реакцию или образующихся при реакции, происходящие за единицу времени.

Бывают случаи, когда реакция происходит в результате одновременного столкновения трех частиц. Например, для реакции 2А + Б = В (или 2А + Б = В + Г +…) кинетическое уравнение должно выглядеть так:

v = k[А][А][Б] или v = k[А]2[Б]

В общем случае, для реакции

aA +bB + cC = dD + eE + fF + …

кинетическое уравнение для скорости реакции записывается следующим образом:

v = k[A]a[B]b[C]c (3)

Оно представляет собой произведение концентраций реагентов, каждая из которых взята в степени, равной числу молей соответствующего вещества в полном уравнении реакции. Это не что иное, как математическая запись ЗАКОНА ДЕЙСТВИЯ МАСС.

КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ величина, определяющая для данной хим. р-ции соотношение между термодинамич. активностями исходных в-в и продуктов в состоянии хим. равновесия.

В общем случае

где vi и v'j – коэффициенты исходных в-в Аi (i=1,2,..., q) и продуктов р-ции А'j (j=1, 2, ..., r), активности к-рых соотв. , константа равновесия .