Внатрешната енергија (U, kJ/mol) е вкупната енергија на системот, еднаков на збироткинетичка, потенцијална и други видови енергија на сите честички на овој систем. Ова е функција на состојба чијшто прираст е еднаков на топлината што ја прима системот во изохорен процес.
Работата (A, kJ/mol) е енергетска мерка на насочените форми на движење на честичките за време на интеракцијата на системот со околината.
Топлината (Q kJ/mol) е енергетска мерка на хаотичните форми на движење на честичките за време на интеракцијата на системот со околината.
Првиот закон на термодинамиката (Q= U+A) - топлината што се снабдува во затворен систем се троши за да се зголеми внатрешна енергијасистем и за системот да врши работа против надворешни сили животната средина.
Ентропија (S, J/mol . до S = Q (t)) е состојба функција која го карактеризира степенот на нарушување на системот, т.е. хетерогеност на локацијата и движењето на неговите честички, чијшто прираст е еднаков на топлината што се доставува до системот во реверзибилна изотермичен процес, поделено со апсолутна температура, во кој се спроведува процесот.
Енталпијата (H, kJ/mol, H = U+P V) е функција на состојба која ја карактеризира енергетската состојба на системот во изобарни услови.
Енталпија на реакцијата (H раствор, kJ/mol) е количината на топлина што се ослободува или апсорбира кога хемиските реакции се изведуваат во изобарни услови.
Стандардна состојба е најстабилна форма на дадена температура (обично 298 К) и притисок 1 атм.
Стандардни услови (s.u.) - притисок: 101325 Pa = 1 atm = 760 mm Hg; температура: 25 0 C»298k; n(x)=1 mol.
Стандардна енталпија на формирање едноставни материи[H 0 примерок 298 (супстанција, состојба на агрегација), kJ/mol] - кај с.у еднаква на нулаза едноставни супстанции во нивните термодинамички најстабилни агрегатни и алотропни состојби.
Стандардна енталпија на формирање комплексни супстанции
[Н 0 согорување (X), kJ/mol] - енталпија на согорување (оксидација) на 1 mol супстанција до повисоки оксидиво кислородна средина при амбиентални услови.
Енталпија на растворање (H pH, kJ/mol) – термички ефект на растворање солиднаво изобарни услови.
Гибсовата енергија (G, kJ/mol) е слободна енергија, генерализирана термодинамичка функција на состојбата на системот, земајќи ја предвид енергијата и нередот на системот во изобарни услови.
Прашања за самоконтрола
1. Концепт на хемиска термодинамика: структура, термодинамички системи (изолирани, затворени, отворени).
2. Хомогени и хетерогени системи; реакции кои се случуваат во овие системи.
3. Наведете ги својствата на системот кои ја одредуваат неговата состојба.
4. Дефинирајте и карактеризирајте ги функциите на состојбата на системот.
5. Проширете семантичко значење следните концепти: внатрешна енергија, работа, топлина, ентропија, прв закон за термодинамика, енталпија, енталпија на реакција, стандардна состојба, стандардни услови, енергија на Гибс.
6. Хесовиот закон и главните последици од него.
8. Решете го проблемот, утврдете ја содржината на калории прехранбен производсо тежина од 350 g, содржи 50% вода, 30% протеини, 15% масти и 5% јаглени хидрати.
9. Користејќи референтни податоци, пресметајте ја количината на топлина што ќе се ослободи при оксидација на гликоза со тежина од 90 g при амбиентални услови.
10. Со помош на референтни податоци, определете го термичкиот ефект на реакцијата на синтеза на диетил етер, кој се користи во медицината за анестезија, на 298 К.
За што е нашиот ресурс?
Главната цел на нашата страница е да им помогнеме на студентите кои имаат потешкотии да решат одредена задача или пропуштиле некоја училишна тема. Нашиот ресурс ќе им помогне и на родителите на ученици кои се соочуваат со тешкотии во проверката на домашната задача на нивните деца.
На нашиот ресурс можете да најдете готови домашни задачи за сите одделенија од 1 до 11 одделение. академски предмети. На пример, можете да најдете GDZ во математиката, странски јазици, физика, биологија, литература итн. За да го направите ова, само треба да ја изберете саканата класа, потребниот предмет и ГДЗ решавачисоодветни автори, по што треба да го пронајдете бараниот дел и да добиете одговор на задачата. GD ви овозможуваат брзо да ја проверите задачата што му е доделена на ученикот дома, како и да го подготвите детето за тестот.
Како да добиете А на вашата домашна задача?
За да го направите ова, треба да отидете на нашиот ресурс, каде што се објавени готови домашни задачи за сите дисциплини. училишна наставна програма. Во исто време, не треба да се грижите за грешки, печатни грешки и други недостатоци во GDZ, бидејќи сите прирачници објавени кај нас беа проверени од искусни специјалисти. Сите одговори на домашните задачи се точни, па со сигурност можеме да кажеме дека за која било од нив ќе добиете А! Но, не треба непромислено да копирате сè во вашата тетратка, напротив, треба сами да ги правите задачите, потоа да ги проверите со помош на GDZ и дури потоа да ги препишете во чиста копија. Ова ќе ви овозможи да добиете потребно знаењеи високи пофалби.
GDZ онлајн
Сега никој нема проблеми со пристапот до GDZ, бидејќи нашиот интернет ресурс е прилагоден за сите модерни уреди: компјутери, лаптопи, таблети и паметни телефони кои имаат пристап до Интернет. Сега, дури и за време на одмор, можете да отидете на нашата веб-страница од вашиот телефон и да го дознаете одговорот на апсолутно секоја задача. Практичната навигација и брзото вчитување на страницата ви овозможува да пребарувате и прегледате GDZ што е можно побрзо и поудобно. Пристапот до нашиот ресурс е бесплатен, а регистрацијата е многу брза.
ГДЗ на новата програма
Училишната програма периодично се менува, па на учениците постојано им треба ново наставни помагала, учебници и ГДЗ. Нашите специјалисти постојано ги следат иновациите и, по нивната имплементација, веднаш објавуваат нови учебници и ГД на ресурсот, така што корисниците имаат пристап до најновите изданија. Нашиот ресурс е еден вид библиотека за ученици, која му е потребна на секој студент успешни студии. Речиси секоја година училишната наставна програма станува посложена, со воведување нови предмети и материјали. Студирањето станува сè потешко, но нашата веб-страница им го олеснува животот на родителите и учениците.
Помош за студентите
Не забораваме на сложениот, зафатен живот на студентите. Секој нов академска годинаја подига границата во однос на знаењето, така што не сите ученици се способни да се справат со толку голем товар. Долги часови, разни апстракти, лабораторија и тезиокупираат речиси сè слободно времеучениците. Со помош на нашата веб-страница, секој студент може да ги направи своите дневен живот. За да го направите ова, речиси секој ден нашите специјалисти објавуваат нови дела на порталот. Сега студентите можат да најдат мамечки листови за која било задача кај нас, и тоа потполно бесплатно.
Сега не треба да носите огромен број учебници на училиште секој ден
За да се грижат за учениците од училиштата, нашите специјалисти објавија на веб-страницата слободен пристапсите училишни учебници. Затоа, денес секој ученик или родител може да ги користи, а учениците повеќе не мора секојдневно да си го напнуваат грбот со носење тешки учебници до училиште. Сè што треба да направите е да ги преземете потребните учебници на вашиот таблет, телефон итн. модерен уред, а учебниците секогаш ќе бидат со вас насекаде. Можете исто така да ги прочитате онлајн директно на веб-страницата - тоа е многу удобно, брзо и целосно бесплатно.
Готови училишни есеи
Ако одеднаш се бара да напишете есеј за некоја книга, тогаш запомнете дека на нашата веб-страница секогаш можете да најдете огромен број на готови училишни есеи, кои беа напишани од мајстори на зборови и одобрени од наставниците. Секојдневно ја прошируваме листата на есеи, пишуваме нови есеи на многу теми и ги земаме предвид препораките на корисниците. Ова ни овозможува да ги задоволиме секојдневните потреби на сите ученици.
За независно пишување есеи, обезбедивме скратени дела, тие исто така може да се прегледаат и преземаат на веб-страницата. Тие го содржат главното значење на училиштето литературни дела, што значително го намалува изучувањето на книгите и ја заштедува енергијата на ученикот, што му е потребна за проучување на други предмети.
Презентации на различни теми
Ако итно треба да направите нешто училишна презентацијана одредена тема, за што не знаете ништо, тогаш со помош на нашата веб-страница можете да го направите тоа. Сега не треба да трошите многу време во пребарување на слики, фотографии, печатени информации и консултации на темата со експерти итн., бидејќи нашиот ресурс создава висококвалитетни презентации со мултимедијална содржина на која било тема. Нашите експерти објавија на веб-страницата голем број напрезентации на авторот кои можат да се прегледаат и преземаат бесплатно. Затоа учењето ќе ви биде пообразовно и поудобно, бидејќи ќе имате повеќе време за одмор и други предмети.
Нашите предности:
* голема база на податоци за книги и јавни записи;
* материјалите се ажурираат секојдневно;
* пристап од кој било модерен gadget;
* ги земаме предвид желбите на корисниците;
* Го правиме животот на учениците, студентите и родителите послободни и порадосни.
Постојано го подобруваме нашиот ресурс за да го направиме животот на нашите корисници поудобен и безгрижен. Со помош на gdz.host ќе бидете одличен студент, па ќе ви се отворат одлични изгледи во возрасен живот. Како резултат на тоа, вашите родители ќе бидат горди на вас затоа што вие ќе го направите тоа добар примерза сите луѓе.
Тековната верзија на страницата сè уште не е потврдена
Тековната верзија на страницата сè уште не е потврдена од искусни учесници и може значително да се разликува од онаа потврдена на 30 мај 2015 година; потребни се проверки.
Не постои единствена терминологија во врска со термодинамичките величини. Истата физичка големина може да се нарече термодинамичка координата, количина, променлива, параметар, функција или едноставно својство, во зависност од контекстот и улогата што ја игра во одредена термодинамичка врска. За некои концепти и термини постојат препораки на IUPAC и збирка на дефиниции препорачани од Академијата на науките на СССР за употреба во научната и техничката литература, образовен процес, стандарди и техничка документација.
Дијаграмот, базиран на збирка дефиниции и книга, покажува една од можни опциикласификација на термодинамички величини:
Под состојба на термодинамичкиот системда се разбере севкупноста на неговите својства. Сите физички и физичко-хемиски променливи што се користат за опишување на макроскопските својства на термодинамичкиот систем, независно од праисторијата на системот (како системот дошол до Моментална состојба), односно целосно определена од состојбата на системот во овој моментвремето се нарекува променливи на термодинамичка состојба (параметри на состојбата , државните функции ).
Состојбата на системот се нарекува стационарна ако параметрите на системот не се менуваат со текот на времето. Состојбата на термодинамичка рамнотежа е посебен случај стабилна состојба. Секоја промена во состојбата на системот се нарекува термодинамички процес. Во секој процес, барем една променлива на состојбата мора да се промени. Континуирана низа на состојби кои се заменуваат една со друга за време на транзицијата на системот од почетната во конечната состојба се нарекува низ процесот .
Бидејќи истата променлива на состојбата во различни задачиможе да дејствува и како независна променлива и како функција на други независни променливи, термините „функција на состојба“, „параметар на состојба“ и „променлива на состојба“ понекогаш се сметаат за синоними и секоја променлива на состојба ја нарекуваат функција на состојба, без да се прави разлика. што го бара математиката помеѓу функцијата, нејзините аргументи и нумеричките коефициенти вклучени во дефиницијата на функцијата.
Променливите на состојбите се меѓусебно поврзани со равенки на состојбата (топлинска и калорична) и други односи (на пример, равенката Гибс-Дуем), затоа, за недвосмислено карактеризирање на состојбата на системот, доволно е да се знаат само неколку количини т.н. независни државни променливи. Останатите променливи на состојби се функции на независни променливи - функции на состојби - и се уникатно дефинирани ако се дадени вредностите на нивните аргументи. Покрај тоа, за многу проблеми не е важно дали се познати специфичните равенки на состојбата на системот што се проучува; единствено важно е дека соодветните зависности секогаш навистина постојат. Бројот на независни државни променливи зависи од природата на одреден систем, а нивниот избор е прилично произволен и поврзан со размислувања за целисходност. Откако ќе се направи изборот, множеството користени променливи не може произволно да се менува во текот на проблемот. Суштински дел математички апараткласичната термодинамика (вклучувајќи ја употребата на Јакобијанс и трансформацијата Лежандре) е прецизно посветена на решавање на проблемот со менување на променливите и преминување од една група на независни променливи во друга.
а во топлинската равенка на состојбата на фотонскиот гас волуменот воопшто не се појавува:
Исто така е точно и обратното тврдење: ако промената на термодинамичката величина во еден циклус е нула, тогаш оваа величина е променлива на состојбата.
Состојба на простор, термодинамичка површина, фазни дијаграмиАпстрактниот простор формиран за затворен систем за термодеформација од три променливи на состојби, од кои две се независни, а третата е нивната функција, се нарекува термодинамички државен простор (термодинамички простор). Променливи П-В-Т-поврзани се државните простори термичка равенкадржава
релевантни термодинамичка површина - геометриска локација фигуративни точки, одразувајќи ја состојбата на системот во термодинамичкиот простор. Процесот во просторот на состојбата одговара на линијата што лежи на оваа површина.
Некои автори имплицираат дека термодинамичкиот простор е формиран само од независни променливи, односно, во случајот што го разгледуваме, тој не е тридимензионален, туку дводимензионален и претставува термодинамичка дијаграм на состојби - рамна проекцијатридимензионална термодинамичка површина до една од трите координатни рамнини. Секоја состојба на системот има реверзибилна и единствена кореспонденција на точка на дијаграмот на состојби и термодинамички процес- линијата што е вклучена П-В-се вика дијаграмот изотерми, П-Т-Дијаграм - изохори, на V-T-Дијаграм - изобари. Ако изолинии се нацртани на фазниот дијаграм, тогаш процесот се прикажува како сегмент од изотерма, изохора или изобар.
Се нарекува тродимензионална слика на термодинамичката површина на хетероген систем волумен фазен дијаграм (дијаграм на просторна фаза, тридимензионален фазен дијаграм, 3D дијаграм на состојбата ):
Проекција на термодинамичката површина на хетероген систем на П-Т- координатната рамнина е фазен дијаграм, односно, дијаграм на состојби со линии на фазна рамнотежа нацртани на него:
Во термодинамиката, променливите на состојбата се поделени во две класи - оние кои имаат одредена вредност во секоја точка и оние кои имаат смисла само за системот како целина или неговите делови со конечни димензии и имаат својство адитивност во големина. Адитивност на променливата на состојбата значи дека нејзините вредности можат да се сумираат, така што вредноста на променливата за системот е еднаква на збирот на вредностите на таа променлива за сите делови на системот.
Државни променливи хомоген систем, независно од нејзината големина, се нарекуваат интензивна. Термодинамиката ја разгледува секоја интензивна количина како локална макроскопска променлива, кој има доста специфична вредноство секоја точка од системот. Интензивни термодинамички променливи се, на пример, притисок, температура, хемиски потенцијал, концентрација, густина, моларни и специфични количини.
Опширенсе нарекува променлива на состојба одредена од глобално, односно, во зависност од големината на системот и карактеризирање не дадена точкапростор и дел од системот или системот како целина со конечна големина. Бидејќи обемните променливи имаат својство на адитивност, термините „обемно“ и „додаток“ кога се применуваат на променливите на состојби обично се сметаат за синоними. Адитивноста на обемна променлива значи дека оваа променлива може да се дефинира за сите термодинамички системи, вклучувајќи ги и нехомогените (кои секогаш можат да се поделат на хомогени делови, доколку барањето за хомогеност првично се сметало за неопходно кога се воведува предметната променлива).
Примери за обемни параметри се волуменот, масите на супстанции, внатрешната енергија, ентропијата, термодинамичките потенцијали.
Методот на нивно мерење со споредба со стандард се заснова на својството на адитивност на големи количини. Мерењето на интензивно количество се потпира на употребата на односот помеѓу промените во интензивната количина, од една страна, и промените во соодветната обемна количина, од друга страна. За мерење на температурата со течен термометар, можете да користите волумен на алкохол или како таква голема количина.
Од терминолошка гледна точка, подеднакво е точно да се зборува за секое решение како хомоген систем и како еднофазен систем, и да се зборува за коцки мраз во вода како хетероген систем и како двофазен систем. Изборот на најсоодветниот термин зависи од формулацијата на проблемот што се разгледува, бидејќи разликата во поимите „термодинамички систем“ и „термодинамичка фаза“ ја одразува разликата во пристапите за опишување на системот и фазата. Состојбата на фазата се подразбира како збир на интензивни променливи што се користат за нејзино опишување. Се карактеризираат такви интензивни количини како густина, топлински капацитет, коефициент на термичка експанзија итн. термодинамички својствапоединечна супстанција или раствор што ја формира фазата. Самиот концепт на термодинамичка фаза беше воведен од Гибс со цел „да има термин кој се однесува само на составот и термодинамичката состојба […] на телото и за кој неговата големина или неговата форма немаат значење“.
За задачата термодинамичка состојбасистем, односно севкупноста на неговите својства, не е доволно да се знаат својствата на фазите што го формираат овој систем: во збир на независни системски променливиМора да биде претставена најмалку една голема количина, на пример волуменот или масата на системот.
Се нарекува бројот на независни интензивни променливи потребни за поставување на состојбата на сите фази на системот променливост на системот. Бројот на независни променливи потребни за поставување на состојбата на системот, земајќи ги предвид масите на сите негови фази, се нарекува целосна (општа) варијација на системот. Варијацијата и целосната варијација на системот се наоѓаат со користење на правилото за фаза на Гибс.
Некои генерализирани координати и сили се наведени подолу:
Да напишеме за рамнотежен хомоген термодинамички систем без да ги делиме природните независни променливи на внатрешната енергија на ентропија, генерализирани координати и маси на компонентите
ајде да се јавиме потенцијали на термодинамичка интеракција. Користејќи ги државните координати и потенцијали, ја добиваме диференцијалната форма на основната Гибсова равенка во енергетска смисла во следната форма :
Земајќи го предвид тоа термичка координатапостои ентропија, термички потенцијал- апсолутна термодинамичка температура, координата на деформација на течноста- волумен , потенцијал за деформација на течност- притисок од негативен знак, за затворен систем за термодеформација ја добиваме основната равенка на термодинамиката во традиционална форма:
Термините „термодинамички координати на состојби“ и „потенцијали на термодинамичка интеракција“ се користат од системот предложен од А. А. Гухман за конструирање и прикажување на термодинамиката. Напуштање на традиционалната терминологија и свртување кон нешто ново концептуален апаратму овозможува на системот на Гухман да избегне судири поврзани со неконвенционалната употреба на воспоставените термини.
Понекогаш променливите на состојби се поделени на надворешен, карактеризирајќи ја околината и независно од состојбата на системот што се разгледува, и внатрешенкарактеризирање на системот што се проучува. Друга дефиниција ги идентификува надворешните променливи со генерализирани термодинамички координати. Следнава дефиниција ги идентификува надворешните променливи (волумен, ентропија и маса на системот) со координати на термодинамичка состојба. Според следната дефиниција, надворешните променливи (волумен, интензитет поле на силаитн.) постојат променливи на состојби кои го карактеризираат системот, но се оценуваат преку состојбата на надворешното опкружување. Со други зборови, тие се функции на карактеристиките на околината (функции на координатите на надворешните тела), во зависност од тоа каде е повлечена границата помеѓу системот и надворешна средина (надворешни тела), и на условите во кои се наоѓа системот, така што во различни ситуацииистото количество може да дејствува и како надворешна и како внатрешна променлива. На пример, со фиксна положба на ѕидовите на садот, волуменот на течноста е надворешна променлива, а притисокот е внатрешен; во други услови, кога системот е во цилиндар со подвижен клип под постојан притисок, тогаш притисокот ќе биде надворешен, а волуменот ќе биде внатрешна променлива (волумен солидна- внатрешна променлива, бидејќи не зависи од својствата на околните тела). Конвенцијата за поделба на променливите на состојбата на надворешни и внатрешни е очигледна: системот што се разгледува и неговата околина секогаш може да се сметаат како дел од единствен проширен систем кој се состои од системот што се проучува и неговата околина, а за таков проширен систем сите променливи на состојби од интерес за нас може да се смета за внатрешен.
Покрај наведените, постојат и други толкувања на терминот „надворешна променлива“. Недостатокот на општо прифатено толкување го отежнува користењето на надворешниот приказ на променливата.
Температурата на системот обично се класифицира како внатрешна променлива, но понекогаш се класифицира како надворешна променлива.
Надворешните променливи се важни за оние методи на конструирање/претставување термодинамика, во кои термодинамичкиот систем се смета како црна кутија: со промена на надворешните променливи (директно поврзани со работата извршена на системот - или на системот
Стандарден термодинамички величини.
Големината на промената на енергијата на Гибс за време на реакцијата зависи од температурата, Аисто така и на природата и концентрацијата на земените супстанции и на добиените супстанции. За полесно споредување различни реакцииВообичаено е да се споредат вредностите ΔG под стандардни услови, т.е. при исти концентрации на супстанции (чиста состојба за поединечни супстанции); концентрација еднаква на 1 mol на 1000 g растворувач (за раствори); парцијален притисок еднаков на нормалниот атмосферски притисок за гасовите. Состојбата на супстанцијата во стандардни услови се нарекува стандардна состојба.
Термодинамички величини кои ја карактеризираат супстанцијата во нејзината стандардна состојба, се нарекуваат стандардни вредности. Промените во термодинамичките количества за време на реакцијата при која почетните материи во стандардна состојба се претвораат во производи на реакција, исто така во стандардна состојба, се нарекуваат стандардни промени во соодветните количини. Стандардни вредностиа нивните промени најчесто се означуваат со знакот „o“. На пример, стандардната ентропија е означена со симболот S°, стандардна промена на енталпијата - ΔН°, стандардна промена на енергијата на Гибс - ΔG 0.
Стандардната промена на Гибсовата енергија на реакцијата е поврзана со константата на рамнотежата на реакцијата со равенката:
ΔG 0 = - 2,3RTlgK p (19)
При замена на вредноста на Р = 8,314 J/(mol K) вредноста ΔG 0 ќе се изрази со формулата ΔG 0 = - 2,3 8,314T lg K = - 19,15 Т лог Кр, Ј/мол
ΔG 0 = - 0,01915T lg Кр , kJ/mol (20)
Оваа равенка овозможува, знаејќи го ΔG 0, да се пресмета константата на рамнотежа и, обратно, да се одреди ΔG 0 на реакцијата од експериментално пронајдената вредност на константата на рамнотежа. Важи за која било температура, но почесто се користи за 25 ° C (298 K); оваа температура е прифатена како стандардна. Температурата е означена со претплата
ΔG 0 293 = - 0,01915 298 lg K 298, kJ/mol
Или ΔG 0 293 = - 5,71 lg K 298 (21)
При пресметување на стандардните промени на енталпијата и енергиите на реакции на Гибс, обично се користат стандардните енталпии и енергиите на Гибс за формирање на супстанции. Овие вредности ги претставуваат реакциите на формирање ΔН 0 293 и ΔG 0 293 на оваа супстанцаод едноставни во стандардни услови. Покрај тоа, ако елементот формира неколку едноставни супстанции, тогаш се земаат најстабилните од нив (по дадени услови). Енталпијата на формирање и Гибсовата енергија на формирање на најстабилните едноставни супстанции се претпоставува дека се нула.
Според законот на Хес, стандардна енталпија промена на реакцијата(скратено: стандардна енталпија на реакција) е еднаков на збирот на стандардните енталпии за формирање на производите на реакцијата минус збирот на стандардните енталпии за формирање на почетните супстанции.Слично на тоа, стандардната промена во Гибсовата енергија на реакцијата (скратено како стандардна Гибсова енергија на реакција) е еднаква на збирот на стандардните Гибсови енергии на формирање на реакционите производи минус збирот на стандардните Гибсова енергија на формирање на почетната материјали. Во овој случај, сите суми се направени земајќи го предвид бројот на молови на супстанции кои учествуваат во реакцијата во согласност со нејзината равенка.
Оваа и некои други референтни книги обезбедуваат вредности за стандардната енталпија на формирање ( ΔH 0 298) и стандардна ентропија (S°) на супстанции. Да се пресмета стандардната Гибсова енергија на формирање ( ΔG 0 298форма) на супстанција, прво мора да се пресмета стандардната ентропија на формирање ( Δ S o 6р) супстанции, а потоа употребете ја формулата
ΔG arr = ΔН arr - TΔS arr
Пример 1.Пресметај ΔH 0 298, термички ефект на 298 K и постојан притисок и ΔG 0 293 реакции:
Пресметка ΔH 0 298и термичкиот ефект на реакцијата. Ние наоѓаме во табелата. _. ΔH 0 298 Fe 2 O3 (-822,2 kJ/mol) и A1 2 O 3 (-1676,0 kJ/mol) на 298 K и изведете алгебарско собирање:
ΔН 0 298 = - 1676,0 - (-822,2) = - 853,8 kJ
Бидејќи промената на енталпијата на реакцијата е еднаква по големина, но спротивна по знак термички ефектпри постојана температура и притисок, тогаш ќе се запише термохемиската равенка на реакцијата на следниот начин: Fe 2 O 3 + 2A1 = A1 2 O 3 + 2Fe + 853,8 kJ.
На ниски температуризнакот на промената на енталпијата на реакцијата може да послужи за грубо одредување на можниот правец на реакцијата. Добиени за реакцијата што се разгледува негативно значењеΔН 0 укажува на можноста за нејзино спонтано појавување при доволно ниски температури; Згора на тоа, големата апсолутна вредност на ΔН 0 298 ни овозможува со доволна веројатност да претпоставиме дека во услови кои не се многу различни од стандардните услови, оваа реакција може да продолжи и во насока напред.
Пресметка на ΔG° 298 реакции . Наоѓаме во табела_. ΔG o 6 p Fe 2 O 3 (-740,3 kJ/mol) и A1 2 Oz (-1582 kJ/mol) на 298 K и се собираат: ΔG° 298 = - 1582 - (-740,3) = - 831,7 kJ
Добиената негативна вредност ΔG° 298 го потврдува заклучокот направен врз основа на проценката на реакцијата ΔH 0 298. Блискоста на пронајдените вредности на ΔН 0 298 и ΔG° 298 се должи, особено, на фактот што за време на разгледуваната реакција бројот на молекулите на гасот не се менува (во нашиот пример, ниту почетните супстанции, ниту производи на реакција се гасови). Кога се менува бројот на молекули на гас, ентропијата на системот може значително да се промени (преминот во гасовита состојба е придружен со силно зголемување на молекуларното нарушување!), како резултат на што вредностите на ΔG° 298 и ΔH 0 298 не само што може значително да се разликува по вредност, туку дури и да има различни знаци(види пример 2). Затоа, во такви случаи, знакот ΔG° 298 не може да послужи како дефинитивен критериум за насоката на спонтано појавување на реакцијата.
Големата апсолутна вредност на ΔG° 298 пронајдена за реакцијата што се разгледува ни овозможува да зборуваме со доволна веројатност за можноста оваа реакција да се случи во насока напред не само на стандардна температура (25 ° C), туку и на други температури. Во случај на мали апсолутни вредности на ΔG° 298, исто така, за реакции што се случуваат со промена на бројот на молекули на гас, таков заклучок не може да се направи; во такви случаи, треба да ја знаете зависноста на ΔG° 298 од температурата.
Пример 2.Пресметајте ΔH 0 298, термичкиот ефект на 298 K и постојан притисок и ΔG° 298 од реакцијата: CuO + C = Cu + CO
ПресметкаΔH 0 298 реакции.Ние наоѓаме во табелата. 7. ΔH 0 298 CuO (-162,0 kJ/mol) и CO (-110,5 kJ/mol) на 298 K и се собираат: ΔH 0 298 = -110,5-(-162,0) = 51 ,5 kJ
Така CuO + C = Cu + CO - 51,5 kJ
Добиената вредност ΔН 0 298 е позитивна, но мала во апсолутна вредност. Затоа, тој не може да послужи како критериум за насоката на реакцијата дури и при ниски температури, особено што во случајот што се разгледува бројот на молекули на гас се менува како резултат на реакцијата.
ПресметкаΔG° 298 реакции.Ние наоѓаме во табелата. _. ΔG° 298 arr CuO (-129,4 kJ/mol) и CO (-137,1 kJ/mol) на 298 K и се собираат: ΔG° 298 = - 137,1 - (-129,4) = - 7 ,7 kJ
Резултирачката вредност ΔG° 298 е исто така мала абсолутна вредност, но негативно. Тоа укажува на можноста реакцијата да се случи во напредна насока во стандардни услови, но не дава основа за заклучоци за нејзината насока под услови различни од стандардните.
ВО во овој примерразличните знаци на ΔН 0 298 и ΔG° 298 се објаснуваат со зголемување на бројот на молекули на гас во текот на реакцијата и поврзаното зголемување на ентропијата. Затоа е можна спонтана појава на ендотермичка реакција на редукција на бакар.
Пример 3.Пресметајте ја константата на рамнотежа на реакцијата:
NH 3 + HC1 = NH 4 C1
Пред сè, да ја одредиме реакцијата ΔG° 298. За да го направите ова, наоѓаме во табелата. _. ΔG° 298 NH 3 (-16,7 kJ/mol), HCI (-94,8 kJ/mol) и NH 4 CI (-203,2 kJ/mol) на 298 K и се собираат:
AG° 98 = - 203,2 - (-16,7 - 94,8) = - 91,7 kJ
Сега ја заменуваме пронајдената вредност ΔG° 298 во равенката Добиваме: -91,7 = - 5,71 1g K 298, па оттука 1g K 298 = 16; т.е. K 298 = 10 16
Големо значењеконстантата што ја најдовме покажува дека при стандардна температура рамнотежата
NH 3 + HC1 ↔ NH 4 CI
силно се префрли надесно; со други зборови, во стандардни услови, амониум хлоридот е стабилно соединение.
Табела _.
Стандардна енталпија на формирање и стандардна Гибсова енергија на формирање на одредени супстанции на 298 K (25 °C)
Скратени ознаки за состојбата на агрегација на супстанции: g - гасовити, g - течни, j - кристални.
| Внатрешна енергија | U, kJ/mol | Вкупна енергијасистем, еднаков на збирот на кинетичка, потенцијална и други видови енергија на сите честички на овој систем. Ова е функција на состојба чијшто прираст е еднаков на топлината што ја прима системот во изохорен процес |
| Работа | A, kJ/mol | Енергетска мерка на насочени форми на движење на честичките за време на интеракцијата на системот со околината |
| Топлина | Q, kJ/mol | Енергетска мерка за хаотични форми на движење на честичките за време на интеракцијата на системот со околината. |
| Првиот закон на термодинамиката | ∆Q =∆ U + A | Топлината што се доставува до системот се троши за да се зголеми внатрешната енергија на системот и да се изврши работата на системот против надворешните сили на животната средина |
| Ентропија | S, J/(mol∙K) ∆S =Q / T, ∆S 0 r -tions =∑n i S i 0 (прод.). - ∑ n i S i 0 (реф.) | Државна функција која го карактеризира степенот на нарушување на системот |
| Енталпија | N, kJ/mol ∆Н =∆U + p∆V | Функција на состојба која ја карактеризира енергетската состојба на системот во изобарни услови |
| Енталпија на реакција (заклучок од Хесовиот закон) | ∆Н 0 r-tion =∑n i Н i 0 (прод.). - ∑ n i Н i 0 (реф.)i 0 | Термичкиот ефект на реакцијата во изобарни услови зависи од природата и состојбата на почетните материјали и производите на реакцијата, но не зависи од патеката по која се одвива реакцијата |
| Гибсовата енергија | G, kJ/mol ∆G = ∆H- T∆S ∆G 0 r-tions =∑n i G i 0 (прод.). - ∑ n i G i 0 (реф.)i 0 | Слободна енергија, функција на состојбата на системот, земајќи ја предвид енергијата и нередот на системот во изобарски услови |
Решение типични задачи
1. Да ја напишеме равенката
2. Запиши n
3. Запишете ги вредностите на DH 0
4. Дозволете ни да извршиме пресметки користејќи ја формулата: DН 0 реагира = åDН 0 prod -åD Н 0 надвор
Задача 1. Да се определи термичкиот ефект на реакцијата помеѓу алуминиум оксид и сулфур оксид (VI) со формирање на сол - алуминиум сулфат.
Al 2 O 3 (t) + 3SO 3 (t) = Al 2 (SO 4) 3 (t) Запишете n и DH 0
DN 0 298 -1676 -396 -3442
DН 0 реагира = å(n ∙DН 0 конт) - å(n∙D Н 0 надвор);
каде што å е знакот за сумирање;
n – стехиометриски коефициенти;
DН 0 - стандардни енталпии на формирање хемиски супстанции;
Алгоритам за пресметување на енталпија на реакција:
1) Ја составуваме равенката на реакцијата, означувајќи ја состојбата на агрегација на супстанциите со долниот десен индекс.
2) Користејќи ја табелата со додаток, ги наоѓаме вредностите на DН 0 298 за формирање на Al 2 O 3, SO 3, Al 2 (SO 4) 3 и под секоја хемиски симболво равенката за реакција ја потпишуваме вредноста DН 0 298, земена од табелата со множител еднаков на стехиометрискиот коефициент;
3) Ги сумираме сите енталпии на производите на реакцијата и од нив го одземаме збирот на енталпиите на почетните супстанции.
4) Пресметка: DН= (-3442) – = -578 kJ, т.е. егзотермичка реакција
Одговор: DH= -578 kJ.
Задача 2. Кој е знакот на DN, DS и TDS за егзотермна реакција:
2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g)
Одговори: реакцијата е егзотермна, т.е. ДХ< 0.
Како што продолжува, волуменот на системот се намалува (од 3 мол гасовити материиСе формираат 2 бенки), т.е. Д.С.<0, поэтому TDS<0.
Задача 3. Во која насока - напред или назад - се случува реакцијата 2H 2 (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g)?
а) T=298 0 K (25 0 C), ако DN= -484 kJ, TDS= -26 kJ
б) T=1000 0 K (737 0 C), ако DN= -484 kJ, TDS= -890 kJ
Решение:
Реакцијата е можна доколку е задоволен условот: DH - TDS< 0
Ајде да ги замениме вредностите на DN и TDS во овој израз.
а) на T=298 0 K: -484-(-26) = -458 kJ,
тие. реакцијата се одвива во насока напред, нејзината имплементација се одредува со факторот на енталпија.
б) T=1000 0 K: -484-(-890) = 406 kJ,
во насока напред, реакцијата е невозможна поради факторот на ентропија TDS (во апсолутна вредност) >DN.
Задача 4.
Дали е можно реакцијата на редукција на железо (III) оксид со водород да се случи во стандардни услови ако DS = 0,1387 kJ/mol 0 K? На која температура ќе се одвива овој процес?
Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2 Fe + 3H 2 O, DH = 96,61 kJ
Решение:
DG = DH-TDS = 96,61-298×0,1387 = 55,28 kJ/mol;
во стандардни услови оваа реакција е невозможна, бидејќи DG > 0, при овие услови се јавува корозија (реакција на оксидација на железо).
Да ја пресметаме температурата на која оваа реакција станува возможна (Раменотежа: DG = 0 Þ DH=TDS).
Одговори : затоа, на T ~ 696,5 0 K, започнува реакцијата на редукција на железо (III) оксид.
Задача 5. Да се определи насоката на реакцијата во системот
CH 4 + CO 2 « 2СО + 2Н 2
Да ја пресметаме вредноста на DG 0 298 на директната реакција. Во табелата наоѓаме дека за CH 4 оваа вредност е еднаква на 50,85 kJ/mol, за CO 2 - 394,37 kJ/mol, за CO - 137,15 kJ/mol и за H 2 0 kJ/mol. Според втората последица од Хесовиот закон
DG 0 298 = – [(- 50,85) + (- 394,37)] =
170,92 kJ/mol
Одговори: Бидејќи добиената вредност е поголема од нула, директна реакција не може да се случи во стандардната состојба на системот.
Задача 6.
Користејќи референтни податоци (види додаток), пресметајте ја промената на ентропијата, енергијата на Гибс и енталпијата во процесот на асимилација на сахароза во човечкото тело, што се сведува на нејзината оксидација:
C 12 H 22 O 11 (k) + 12 O 2 (g) → 12 CO 2 (g) + 11 H 2 O (F)
n mol 1 12 12 11
∆H 0 kJ/mol-2222 0 –393,5 -286
∆ S 0 D w/mol360 205 214 70
∆ G 0 kJ/mol-1545 0 –394,4 -237
Решение:
∆ H 0 реакција = -
[∆ N 0 надвор. (C 12 H 22 O 11 (k)) + 12 ∆ H 0 надвор (O 2 (g)) ] = - [ -2222 + 12 0] = -5646 kJ/mol;
∆ S 0 реакција = -
[∆ S 0 надвор. (C 12 H 22 O 11 (k)) + 12 ∆ S 0 надвор (O 2 (g)) ] = - = + 723 J/(mol K)
∆ G 0 реакција = -
[∆ G 0 надвор. (C 12 H 22 O 11 (k)) + 12 ∆ G 0 надвор (O 2 (g)) ] = - [ (-1545)- 12 0] = -5794,8 kJ/mol;
Одговор: ∆ H0 реакција = -5646 kJ/mol;
∆ S 0 реакција = + 723 J/(mol K);
∆ G 0 реакција = -5794,8 kJ/mol;
Задачи за индивидуални самостојна работа
53. – 77. Врз основа на стандардните енталпии на формирање ΔН 0 298 и апсолутни ентропии DS 0 298, кои се дадени во прилог, за секоја варијанта на супстанции определи:
· ΔH 0 298 реакции, DS 0 298 реакции и DG 0 298 реакции.
· Да донесе заклучок за термодинамичката веројатност реакцијата да се случи во стандардни услови;
· Формулирајте ги законите на термохемијата што ги користевте за да го решите овој проблем.
| Опција | Равенка за реакција | Опција | Равенка за реакција |
| CO (g) + H 2 O (l) → CO 2 (g) + H 2 (g) | 2H 2 S + 3 O 2 → 2 H 2 O + 2SO 2 | ||
| H 2 + Cl 2 → 2HCl | CO + Cl 2 → COCl 2 | ||
| 2C 2 H 2 + 5O 2 → 4CO 2 + 2H 2 O | 4NH 3 +3O 2 → 6H 2 O + 2N 2 | ||
| H 2 +CO 2 →CO + H 2 O | CS 2 + 3O 2 → CO 2 + 2SO 2 | ||
| CO + 3H 2 → CH 4 + H 2 O | Fe 2 O 3 + 3CO → 2Fe + + 3CO 2 | ||
| C 2 H 4 + 3 O 2 → 2 CO 2 + 2 H 2 O | 2H 2 S + SO 2 → 3S + 2H 2 O | ||
| 4NH 3 +5O 2 → 4 NO + 6 H 2 O | 2CH 3 OH + 3O 2 → 2 CO 2 + 4H 2 O | ||
| NH 3 + HCl →NH 4 Cl | CO + H 2 O → H 2 + CO 2 | ||
| 2H 2 O 2 → 2 H 2 O + O 2 | 2C 2 H 6 +7O 2 → 4CO 2 +6H 2 O | ||
| 2SO 2 + O 2 → 2SO 3 | CH 4 +2O 2 →CO 2 + 2H 2 O | ||
| SO 2 + NO 2 →SO 3 + NO | 4HCl + O 2 → 2 H 2 O + 2Cl 2 | ||
| CH 4 + 4Cl 2 →CCl 4 + 4HCl | 2PH 3 + 4O 2 → P 2 O 5 + 3H 2 O | ||
| SO 2 + 2H 2 S → 3S + 2 H 2 O |
78. Пресметај ја промената на ентропијата кога 1 мол мраз на -5 0 C се претвора во водена пареа на 105 0 C?
79. Пресметај ја Гибсовата енергија на 373K, ако реакцијата ΔH 0 е 13873 J/mol, S = 42,2 J/(mol∙K)
80. Термичкиот ефект на реакцијата на согорување на течен бензен со формирање на водена пареа и јаглерод диоксид е еднаков на -3135,58 kJ. Напишете термохемиска равенка за оваа реакција и пресметајте ја топлината на формирање на бензен.
81. – 86. Користејќи ги податоците дадени во табелата, пресметајте ја температурата (К) на која двете насоки на реакцијата се подеднакво веројатни:
| Опција | Равенка за реакција | ΔН 0, kJ | ∆S 0 , J/(mol∙K) |
| CO 2 (g) + C (t) ↔ 2 CO (g) | +173 | +176 | |
| N 2 (g) + 3H 2 (g) ↔ 2NH 3 (g) | -92 | -201 | |
| CO (g) + H 2 (g) ↔ C (t) + H 2 O (g) | -132 | -134 | |
| 2NO (g) + O 2 (g) ↔ 2NO (g) | -116 | -147 | |
| PCl 5 (g) ↔ PCl 3 (g) + Cl 2 (g) | +88 | +171 | |
| 2NO 2 (g) ↔ N 2 O 4 (g) | -57 | -176 |
Кинетика
Одговори на прашањата:
1. Која е кинетичката карактеристика хемиска реакција?
2. Што се подразбира под брзина на хемиска реакција?
3. Зошто во равенка. моментална брзинареакциите имаат два знака пред изводот?
4. Наброј ги факторите од кои зависи брзината на хемиската реакција.
5. Како се разликува снимањето? кинетичка равенказа хомогени реакции од хетерогени?
6. Која фаза комплексна реакцијанаречен ограничување?
7. Која реакција е реакција од прв ред? Која равенка го опишува?
8. Во кој случај е редоследот на реакцијата и молекуларноста на реакцијата
а) се совпаѓаат, б) не се совпаѓаат? Кој случај е почест?
9. Кои физичко значењеконстанти на стапка? Од кои фактори зависи?
10. Која е димензијата на константите на брзината за реакции од прв и втор ред?
11. Зошто во повеќето случаи брзината на хемиската реакција зависи од концентрацијата на молекулите кои реагираат?
13. Зошто брзината на реакциите се зголемува со зголемување на температурата? Што е активирање на енергија? Како и зошто се одредува?
14. Кои теории ги знаете што ја објаснуваат зависноста на брзината на реакцијата од температурата? Кои се нивните сличности и разлики?
15. Која е суштината на теоријата на Арениус, која го опишува ефектот на температурата врз брзината на реакцијата?
16. Како брзината на реакцијата зависи од енергијата на активирање? Кои извори на молекуларна активација ги знаете?
17. Наведете ги типовите на катализа кои ви се познати. Кои се карактеристиките на каталитичките процеси? Посочете кон конкретни примериважноста на катализата во индустријата и животот на живите суштества
18. Која е специфичноста и селективноста на катализаторите? Покажете го ова со примери.
19. Зошто катализаторите не влијаат на поместувањето на рамнотежата?
20. Како различни теорииобјасни го каталитичкото дејство? Кои се карактеристиките хетерогена катализа?
21. Која катализа се нарекува ензимска? Кои се карактеристиките ензимска катализа? Наведете примери на процеси кои се случуваат под дејство на ензими.
22. Наведете примери на супстанции кои се инхибитори на нитрификација, инхибитори на процесите на редокс кои се случуваат при складирање на производите.
23. Наведете пример за хемиска реакција за која би била пожелна релативно ниска енергија на активирање. Во кои случаи е пожелно да има повеќе висока енергијаактивирање?
24. Познато е дека во почвите каде што растат мешунките, азотот од воздухот се претвора во хемиски поврзана форма, а кај зелените растенија се јавува директна синтеза на протеини од нитрати и соединенија на амониум. Зошто, при исти температури, концентрации и притисоци, наведените процеси не се чисто остварливи хемискиво лабораторија или услови за производство?
25. Кои реакции се нарекуваат фотохемиски? Кои квантитативни обрасци ги опишуваат овие процеси?
26. Каков е ефектот на светлината при фотохемиските реакции?
27. Која е суштината на фотосинтезата? Кои се фазите на фотохемискиот процес?
28. Што е квантен принос?
29. Која е суштината на законот на Гротус? Како количината на супстанција реагирала за време на фотосинтезата зависи од моќноста на светлината и времето на зрачење на растението?
30. Која е суштината на Ајнштајновиот закон за фотохемиска еквивалентност?
Прашања со повеќекратен избор
31. За време на хемиска реакција топлинска енергијасистем за реакција:
а) не се менува; б) се апсорбира
в) се истакнува; г) може да се апсорбира и да се ослободи.
32. Брзината на хемиската реакција се карактеризира со:
а) промена на количините на супстанции по единица време во единица волумен или единица површина;
б) времето во кое завршува хемиската реакција;
в) број структурни единицисупстанции кои влегле во хемиска реакција;
г) движењето на молекулите или јоните на супстанциите што реагираат меѓусебно.
33. Брзината на хемиската реакција помеѓу цинкот и киселината зависи од:
а) намалување на притисокот;
б) природата на киселината;
в) зголемување на притисокот;
г) присуство на катализатор.
34. Кога температурата ќе се зголеми за 30 0, брзината на реакцијата ќе се зголеми 8 пати. Што е еднакво на температурен коефициентреакции?
а) 8; б) 2; во 3; г) 4
35. Брзината на директната реакција N 2 + 3H 2 = 2NH 3 + Q се зголемува кога:
а) зголемување на концентрацијата на азот;
б) намалување на концентрацијата на азот;
в) зголемување на концентрацијата на амонијак;
г) намалување на концентрацијата на амонијак
36. Колку пати ќе се промени брзината на реакцијата 2 A + B = 2C ако концентрацијата на супстанцијата А се намали за 2 пати?
а) ќе се зголеми 4 пати; б) ќе се намали за 2 пати
в) ќе се намали за 4 пати; г) ќе се зголеми за 2 пати.
37. Хемиска рамнотежа- ова е држава реверзибилна реакција, во која:
а) константите на брзината на напредната и обратната реакција се еднакви
б) концентрациите на реактантите и реакционите продукти се еднакви
в) стапките на напредните и обратните реакции се еднакви
г) брзината на обратната реакција е нула
38. Катализатор:
а) го зголемува бројот на судири на молекули на реактант по единица време
б) ја зголемува брзината на движење на молекулите на реагенсот
в) ја намалува енергијата на активирање на реакцијата
г) го зголемува термичкиот ефект на реакцијата
39. Колку пати ќе се промени брзината на реакцијата 2A + B = 2C ако концентрациите на супстанциите A и B се удвојат?
а) ќе се зголеми 8 пати; б) ќе се намали за 8 пати;
в) ќе се намали за 4 пати; г) ќе се зголеми за 4 пати.
40. Што ја карактеризира промената на концентрацијата на честичките кои реагираат:
а) брзина на реакција; б) редослед на реакција;
в) молекуларност; г) енергија на активирање.