Реферат Курсовая Конспект
Энтропия чистого совершенного кристалла при абсолютном нуле равна нулю (третий закон термодинамики). - раздел Химия, Конспект лекций по курсу ОБЩАЯ ХИМИЯ 1. Основные законы химии 1 Энтропия Любого Вещества При Стандартных Условиях Называется Стандартной Э...
|
Энтропия любого вещества при стандартных условиях называется стандартной энтропией, ее значение приведено в справочнике: S0298 [Дж/(К.моль)].
ПРИМЕР. Н2О(кр) Н2О(ж) Н2О(г)
S0 , Дж/(К.моль) 39 70 189
Одно и то же вещество в различных агрегатных состояниях характеризуется различными значениями энтропии S0, причем, по мере увеличения степени беспорядка (т ®ж® г), энтропия возрастает.
В любом процессе при переходе системы из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное энтропия всегда возрастает, DS>0. Очевидно, что при фазовых переходах типа: т® ж (плавление), ж ®г (испарение), кр ®р (растворение), т® г (возгонка) – всегда DS>0. Напротив, в процессах конденсации, кристаллизации - DS< 0.
Изменение энтропии в ходе реакции можно рассчитать. Энтропия является функцией состояния (так же, как энтальпия), и изменение энтропии в ходе реакции определяется только начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути реакции:
DS = å niS продуктов -å njSисходных веществ [ Дж/К]
ПРИМЕР. 2Н2О(г) = 2Н2 + О2 , DS0 = ?
Из справочника: S0298 , Дж/(К.моль) 189 131 205
D S0 = 2 S0 (Н2) + S0(О2) -2 S0(Н2О) =2 (131) + 205 – 2 (189) = 89 Дж/К ( DS>0).
Возрастание энтропии в системе назовем энтропийным фактором. Этот фактор проявляется тем сильнее, чем выше температура. Количественно энтропийный фактор можно оценить произведением TDS.
Итак, в химических процессах одновременно действуют две тенденции: стремление молекул при столкновении прореагировать, объединиться за счет прочных связей в более устойчивые частицы, что уменьшает энтальпию системы, и стремление частиц рассеяться, разъединиться, что увеличивает энтропию. Иными словами, проявляется действие двух прямо противоположных факторов – энтальпийного (DН) и энтропийного (ТDS). Суммарный эффект этих двух противоположных тенденций в процессах, протекающих при постоянных Т и р, отражает изменение термодинамической функции - энергии Гиббса G (или изобарно-изотермического потенциала):
D G = DH - TDS
Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности или невозможности осуществления процесса.
Самопроизвольно протекают реакции, если энергия Гиббса в исходном состоянии бельше, чем в конечном, т.е. система стремится к минимуму энергии - D G<0.
Увеличение энергии Гиббса - D G>0 - свидетельствует о невозможности самопроизвольного осуществления процесса в данных условиях. Возможен обратный процесс.
Если D G = 0, система находится в состоянии темодинамического равновесия.
Изменение сводной энергии Гиббса для любого процесса можно рассчитать по закону Гесса:
DG = å ni DGобр. продуктов - å njDGобр.исходных веществ [кДж ]
При расчете DG0 любой реакции при стандартных условиях пользуются справочными зна-чениями стандартной энергии Гиббса DG0298 образования (кДж/моль) участвующих в реакции веществ.
ПРИМЕР. Возможен ли процесс 2 H2O(ж) + O2 = 2 H2O2(ж) в cтандартных условиях?
Из справочника DG0 обр. , кДж/моль -237,2 0 -120,4
DG0 = 2DG0 (H2O2) - 2DG0 (H2O) - DG0 (O2) = 2(-120,4) – 2(-237,2) – 0 = +233,6 кДж.
DG0 >0, процесс невозможен при стандартных условиях. Возможен обратный процесс – разложение пероксида водорода, что и происходит на самом деле при ее хранении.
Влияние температуры.
Строго говоря, все термодинамические функции зависят от температуры. Для приближенных расчетов, в пределах температур до 1000°С, этой зависимостью можно пренебречь.
Проанализируем зависимость D G = DH - TDS
1) DH<0, DS>0, DG<0 - при любой температуре возможен только прямой процесс.
2) DH>0, DS<0, DG>0 - при любой температуре возможен только обратный процесс. Примером именно такой реакции является рассмотренная выше реакция получения пероксида водорода из воды и кислорода (убедитесь в этом сами, рассчитав DHо и DSо).
3) DH>0, DS>0 - поскольку энтальпийный фактор неблагоприятный, то такие реакции при стандартных условиях (низких температурах) как правило невозможны (DG>0). Они могут протекать при повышенных температурах, когда решающим фактором становится энтальпийный |TDS| >> |DH|, и в этом случае DG< 0. Можно приблизительно оценить температуру, начиная с которой реакция будет протекать в прямом направлении, приравняв DG к нулю.
Рассмотрите самостоятельно реакцию СаСО3(к) = СаО(к) + СО2 , оцените температуру, при которой этот процесс возможен.
4) DH<0, DS<0 - энтропийный фактор неблагоприятный, поэтому возможными оказваются те процессы, в которых преобладает энтальпийный фактор, т.е. экзотермические. Это как правило реакции с участием конденсированных фаз при низких температурах.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
для студентов кафедр ПФМ ИЭФ ЭФ... физико технического факультета УГТУ УПИ... Составили доценты кафедры физико химических методов анализа...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Энтропия чистого совершенного кристалла при абсолютном нуле равна нулю (третий закон термодинамики).
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов