7. Изменение со временем концентрации реагирующих веществ, для реакций разных порядков.

Зависимость концентрации реагента зависит от порядка реакции. Порядок реакции, в свою очередь, определяется степенью при концентрации этого реагента в кинетическом уравнении реакции. Закон действующих масс = КУР.

Можно ещё сказать, что порядок реакции определяется молекулярностью реакции: количеством столкнувшихся молекул.

Реакции нулевого порядка:

V = K – кинетическое уравнение

Так бывает, когда скорость диффузии реагирующих веществ меньше скорости их химического превращения.

Здесь график концентрации реагента представляет собой падающую прямую.

Реакции первого порядка (n=1):

V = kC – КУ

V = kC = -dC/dt

После интегрирования получаем lnC = -kt + g (g – константа интегрирования)

g = lnCо => lnC = lnC0 – kt (Со – концентрация в момент времени Т = 0)

Отсюда k = 1/t ln(Co/C)

t_1/2 — период полураспада. Время, за которое концентрация вещества уменьшается в два раза.

t_1/2 = ln2/k

Реакции второго порядка (n=2):

V = kCaCb = kC^2 = -dC/dt

1/C = kt + g, где g – 1/Co

Отсюда k = 1/t (1/C – 1/Co)

1/C = 1/C⁰ + kt

t_1/2 = 1/(k*C⁰ )

Реакции третьего порядка расписывается как k = 1/t (1/C^2 – 1/Co^2).

8. none

9. Зависимость энтропии от температуры

Из первого и второго начала термодинамики имеем:

δQр = СрdT, где

Cp – молярная теплоёмкость вещества

dS = δQ/T

Отсюда:

dS = Cp*dT/T = CpdlnT

Так как S при T=0 тоже равно 0, то:

S = 0~T CpdlnT, где 0~T – это интеграл от 0 до T

Вот и формула, показывающая зависимость энтропии от температуры.

Энтропия газа считается так: считаем три интеграла CpdlnT, от нуля до Тпл, от Тпл до Ткип, от Ткип до Тконечной, и прибавляем изменение энтропии при фазовом переходе, оно скачкообразно и равно:

/\S = /\H/T,

то есть нам нужно будет добавить ещё дроби /\Hпл/Tпл и /\Hкип/Tкип. Так получится общая показывающая зависимость формула.

10. Изменение энтропии при фазовых переходах чистых веществ и в хим. реакциях.

Изменение энтропии при фазовом переходе скачкообразно и равно:

/\S = /\H/T

Изменение энтропии определяется только разностью сумм стандартных энтропий продуктов и реагентов, умноженных на стехихометрические коэффициенты.

11. Изменение энергии Гиббса в изотермических процессах. Фугитивность.

Энергия Гиббса – это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции.

G = U + PV – TS

/\G = /\Gкон - /\Gнач < 0

Самопроизвольный процесс всегда происходит таким образом, что энергия Гиббса уменьшается, то есть изменение энергии Гиббса отрицательно.

Формула:

/\G = /\H + T/\S

Если /\H > 0 и /\S < 0, то процесс неосуществим при любых температурах. Если /\H < 0, а /\S > 0, то процесс всегда проходит. Если знаки изменения энтальпии и изменения энтропии одинаковы, то процесс могут и идти, и не идти, в зависимости от температуры.

Также, изменение энергии Гиббса реакции можно найти, если знать энергию Гиббса одного моля всех участвующих веществ.

/\G = сумма энергий Гиббса одного моля всех продуктов реакции, минус сумма энергий Гиббса одного моля всех реагентов (умножать на стехиометрические коэффициенты)

Думаю, лучше использовать изотерму Вант-Гоффа.

/\G = -RT*lnKp + RT*ln(pi), где

Kp – константа равновесия, а pi – это отношение парциальных давлений участников реакции в исходном состоянии в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам.

Но при вычислении изменения стандартной энергии Гиббса pi = 1, и уравнение изотермы упрощается.

Если /\G < 0, то реакция идёт в прямом направлении, если /\G > 0, то реакция идёт в обратном направлеии, а если /\G = 0, то реакция достигла состояния равновесия и никуда, видимо, не идёт.

Фугитивность – это величина, придуманная для расчёта свойств реальных газов на основе термодинамических соотношений, которыми пользуются для расчёта свойств идеальных газов. Фугитивность f – это такая функция от температуры T, давления P и концентрации каждого из компонентов примеси, что при подстановке этой функции вместо давления в термодинамическом уравнении для идеального газа делает это уравнение справедливым и для конкретного реального газа в данных условиях. Отношение f/p называют коэффициентом фугитивности.