1 Закон термодинамики: все подводимое к системе тепло расходуется на изменение внутренней энергии и работу, которую совершает система.

Любая система является устойчивой, когда она обладает наименьшим возможным значением энергии. Поэтому любой экзотермический процесс протекает самопроизвольно. Любая система самопроизвольно стремится к увеличению беспорядка (энтропии).

Вопрос №13. Понятие о внутренней энергии системы, энтальпии и энтропии.

Химические реакции протекают с выделением или поглощением энергии (теплоты). Выделение энергии при взаимодействии различных веществ заставляет признать, что эти вещества еще до реакции в скрытой форме обладали определенной энергией. Такая форма энергии, скрытая в веществах и частично освобождающаяся при химических и некоторых физических процессах, называется внутренней энергией вещества. Внутренняя энергия вещества – кинетическая и потенциальная энергия частиц, за вычетом потенциальной и кинетической энергии системы как целого.

1 Закон термодинамики: все подводимое к системе тепло расходуется на изменение внутренней энергии и работу, которую совершает система.

При изохорном процессе вся подводимая теплота расходуется на изменение внутренней энергии.

При изотермическом процессе изменения внутренней энергии не происходит.

При адиабатном процессе работа совершается за счет убыли внутренней энергии системы.

Энтальпия – функция, характеризующая энергетическое состояние вещества и включающая энергию, затрачиваемую на преодоление внешнего давления. Определяется состоянием системы и не зависит от пути достижения этого состояния. H=U+PV.

Энтропия – функция состояния термодинамической системы, определяющая меру необратимого рассеивания энергии, мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния. Растет с повышением температуры, так как возрастает интенсивность движения частиц, следовательно растет число способов их расположения.

Вопрос №15. Энергия Гиббса, ее взаимосвязь с энтальпией и энтропией. Изменение энергии Гиббса в самопроизвольно протекающих процессах.

Энергия Гиббса – величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на вопрос о принципиальной возможности протекания данной реакции.

Если реакция осуществляется при постоянных давлении и температуре, изменение энергии Гиббса при реакции равно: ΔG=ΔH-TΔS (S – энтропия, H – энтальпия).

При ΔG<0 - самопроизвольное протекание реакции. ΔG>0 – реакция протекать не будет.

Отрицательное значение указывает только на возможность протекания этой реакции. В действительности этой реакции может не наблюдаться из-за малой скорости протекания. Такое особенно часто наблюдается при низких температурах.

Вопрос №16,17. Скорость химических реакций. Закон действия масс для гомогенных и гетерогенных реакций. Сущность константы скорости. Порядок и молекулярность реакции.

Если реакция протекает в гомогенной системе (не имеющей поверхностей раздела), то она идет во всем объеме этой системы В гетерогенной системе реакция идет только на поверхности раздела.

Скорость химической реакции – изменение концентрации какого-либо из веществ, вступающих в реакцию или образующихся при реакции, происходящее за единицу времени.

К важнейшим факторам, влияющим на скорость реакции относятся: природа реагирующих веществ, концентрация, температура, присутствие катализаторов.

1. Природа реагирующих веществ. Поскольку химическая природа различных веществ неодинакова, они обладают разными химическими свойствами, разной реакционной способностью.

2. Концентрация. Необходимым условием реакции является столкновение частиц веществ друг с другом, поэтому скорость реакции пропорциональна числу соударений, которые претерпевают частицы реагирующих веществ. Число соударений, в свою очередь, тем больше, чем выше концентрация каждого из исходных веществ. Закон действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

V=kc₁c₂ (конденсированная фаза ввыражение не входит), k – константа скорости, численно равная скорости реакции при концентрации каждого из реагирующих веществ равной 1 моль/л. Молекулярность – число взаимодействующих частиц (мономолекулярные, бимолекулярные, тримолекулярные). Для сложных реакций показатель степени концентрации в выражении для скорости реакции называется порядком реакции по данному реагенту.

3. Впервые количественную оценку влияния температуры дал Вант-Гофф. V2=V1*γ^(t2-t1)/10 (γ=2-4). При увеличении температуры на 10 градусов, скорость увеличивается в 2-4 раза. Скорость движения частиц пропорциональна корню из температуры, т.е. не является превалирующим фактором. Количество столкновений пропорционально корню из температуры, тоже не главный фактор. Причина влияния заключается в количестве активных молекул. Только частицы, обладающие повышенной энергией - активные частицы, способны осуществить акт химической реакции, следовательно, для того, чтобы реакция протекала с заметной скоростью, неактивные частицы нужно перевести в активное состояние, сообщив им недостающую энергию.

Эта энергия называется энергией активации. K=A*e^(-E/RT). А – постоянная, отражающая вероятность столкновения реагирующих молекул.

4. Вещества, не расходующиеся в результате реакции, но влияющие на ее скорость, называются катализаторами. Катализаторы, уменьшающие скорость реакции называются ингибиторами. В большинстве случаев действие катализатора объясняется тем, что он снижает энергию активации реакции. В присутствии катализатора реакция проходит через другие промежуточные стадии, чем без него, причем эти стадии энергетически более доступны.