Основні закономірності хімічних перетворень. Термохімія, страница 2

 У будь-якому процесі при переході системи з більш упорядкованого стану в менш упорядкований ентропія завжди зростає, (S>>).  Очевидно, що при фазових переходах типу: т- ж (плавлення), ж - г (випар), кр - р (розчинення), т - г (сублімація) – завжди  (S>>). Навпроти, у процесах конденсації, кристалізації - (S<).

ІІ – закон термодинаміки

       Будь-яка ізольована система представлена сама собі змінюється в напрямку такого стану, який характеризується більшим значенням ентропії

     Зміну ентропії в ході реакції можна розрахувати. Ентропія є функцією стану (так само, як ентальпія), і зміна ентропії в ході реакції визначається тільки початковим і кінцевим станом системи і не залежить від шляху реакції:

                              DS = å S _{продуктів}  -å S _{вихідних.речовин}    [ Дж/К]

Зростання ентропії в системі назвемо энтропійним фактором. Цей фактор виявляється тим сильніше, чим вище температура. Кількісно энтропійний фактор можна оцінити добутком TDS.

     Отже,  у хімічних процесах одночасно діють дві тенденції: прагнення молекул при зіткненні прореагувати, об'єднатися за рахунок міцних зв'язків у більш стійкі частки, що зменшує энтальпію системи, і прагнення часток розсіятися, роз'єднатися, що збільшує ентропію.  Іншими словами, виявляється дія двох прямо протилежних факторів – энтальпійного (Н) і энтропійного (Т(S).

6. Умови самовільного перебігу хімічних реакцій

 Сумарний ефект цих двох протилежних тенденцій у процесах, що протікають при постійних Т и р, відбиває зміна термодинамічної функції - енергії Гіббса G (чи ізобарно-ізотермічного потенціалу):

                                        D G = DH - TDS    

    Характер зміни енергії Гіббса дозволяє судити про принципову  можливість, або неможливість здійснення процесу.     Самовільно протікають реакції, якщо енергія Гіббса у вихідному стані більше, ніж у кінцевому, тобто система прагне до мінімуму енергії -  D G<0.

   Збільшення енергії Гіббса - ( G>) - свідчить про неможливість самовільного здійснення процесу в даних умовах.  Можливий зворотний процес.

     Якщо  ( G = 0, система знаходиться в стані темодинамічної рівноваги.

     Зміна зведеної енергії Гіббса для будь-якого процесу можна розрахувати за законом Гесса:

  DG = å n_i DG_{обр. продуктов}  - å n_jDG_{обр.исходных веществ}    [кДж ]

Вплив температури.

          Проаналізуємо залежність      D G = DH - TDS

1)  DH<0, DS>0, DG<0 - при будь-якій температурі можливий тільки прямий процес.

2)  DH>0, DS<0, DG>0 - при будь-якій температурі можливий тільки зворотній процес. е

3)  DH>0, DS>0 - оскільки ентальпийный фактор несприятливий, то такі реакції при стандартних умовах (низьких температурах) як правило неможливі (DG>0). Вони можуть протікати при підвищених температурах, коли вирішальним фактором стає ентальпійний |TDS| >> |DH|, і в цьому випадку

DG< 0. Можна приблизно оцінити температуру, починаючи з як реакція буде протікати в прямому напрямку, дорівнявши DG до нуля.

Розглянете самостійно реакцію СаСО_3(к) = СаО_(к) + СО₂ , оціните температуру, при якій цей процес можливий.

4)  DH<0, DS<0 - ентропійний фактор несприятливий, тому можливими будуть ті процеси, у яких переважає ентальпійний фактор, тобто екзотермічні. Це як правило реакції за участю конденсованих фаз при низьких температурах.

рівноваги.

2. Термінологічний словник.

Термодинаміка - Наука о різних перетвореннях енергії, що вивчає теплові ефекти хімічних реакцій – хімічна

Тепловий ефект - кількість теплоти , що виділяється або поглинається під час реакції і віднесена до певного числа моль речовин.

Ізобарні реакції - реакція протікає при постійному тиску

Ізохорні реакції – реакція, що протікає при постійному об’ємі.

Енергія Гіббса - сумарний ефект двох протилежних тенденцій – ентропійного та ентальрійного у процесах, що протікають при постійних Т и р

3. Рекомендована література.