Закон Авогадро. В равных vах всех газов при одинаковых давлении и температуре содержится одинаковое число молекул
 Скачать 0.77 Mb.
|
| 16.Межмолекулярное взаимодействие. Водородная связь.Водородная связь наблюдается при взаимодействии атома водорода с атомами сильно электроотрицательных элементов–F,O,N,Cl,S.Природа этой связи до конца не изучена: проявление сил межмолекулярного взаимодействия, но характер сил – электростатический.В случае возникновения водородной связи водород ведет себя как двухвалентный элемент.Наличие водородных связей объясняет так называемые аномальные свойства воды:1. макс. плотность при температуре +4. 2. вода обладает наибольшей теплоемкостью из известных жидкостей. При нагреве воды значительная часть энергии затрачивается на разрыв связей, отсюда и повышенная теплоемкость.Между молекулами в газах, жидкостях и твердых телах действуют одновременно силы отталкивания и притяжения.Проявление сил отталкивания – результат взаимодействия заполненных электронных оболочек, эти силы действуют на очень малых расстояниях и быстро убывают с увеличением расстояния.  A и n (12) – эмпирические константы, r – расстояние между частицами.Теоретически лучше изложены силы притяжения. Различают ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия.Ориентационное. Имеет место между молекулами – ярко выраженными диполями. k – константа Больцмана, «ню» - дипольные моменты молекул.Индукционное. Если одна из молекул полярна, вторая – неполярна, но легко поляризуема. «альфа» - коэффициент поляризации.Дисперсионное. Возникновение мгновенных диполей. I – потенциал ионизации, h – постоянная Планка.В общем силы притяжения могут быть представлены как  B и m (6) – константы.Суммарная энергия  | 17.Система. Фаза. Компонент. Параметры. Функции состояния: внутренняя энергия и энтальпия. Стандартные условия. Система - это тело или группа тел, находящихся в взаимодействии, которые мысленно выделены из окружающей среды. Бывают гомогенными (однородные) и гетерогенными (неоднородные). Изолированная система не имеет обмена веществом и энергией с окружающей средой. Закрытая – не имеет только массообмена. Открытая – имеет и энерго- и массообмен. Фаза - совокупность всех гомогенных частей системы, одинаковых по составу и всем физ. и хим. свойствам, не зависящим от количества вещества. Фазы отделены друг от друга поверхностями раздела, на которых все свойства фазы резко скачком меняются. Компоненты – сост-е части системы, химически индивидуальные вещества, составляющие данную систему и способные к самостоятельному существованию, будучи изолироваными от других частей системы. Состояние системы определяется набором переменных величин - параметров. Различают параметры интенсивные и экстенсивные. Интенсивные - не зависят от массы или числа частиц в-ва. (P,T), а экстенсивные - зависят (V, E). Функции состояния - это термодинамические функции, значения которых зависят только от состояния системы и не зависят от пути по которому система пришла в данное состояние. Изменение функции состояния  Наиболее важными функциями являются внутренняя энергия системы U и энтальпия (теплосодержание)  Внутр. энергия – общий запас энергии : энергия поступательного и вращательного движения, энергия колебаний, внутриядерная энергия, за исключением кинетической энергии системы в целом и потенциальной энергии положения системы. Большое количество характеристик в химии зависят от условий, при которых они определяются. Наиболее общими и важными условиями являются температура и давление. Стандартное давление -  Стандартная температура – 298 К. | 18.Первое начало термодинамики. Закон Гесса как следствие первого начала термодинамики. Термохимические расчеты. Существует множество формулировок первого закона: В изолированной системе общий запас энергии сохраняется постоянным.Поскольку работа является одной из форм перехода энергии, то, следовательно, невозможно создание вечного двигателя первого рода (машины, совершающей работу без затраты энергии).Математическая формулировка:  При протекании изобарического процесса:   При протекании изохорического процесса:  При протекании изотермического процесса:  При протекании кругового процесса:  Термохимия – область физич.химии, занимающаяся изучением эн-х эффектов реакций.Если в уравнении указан ее энергетич-й эффект – это термохимическое ур-е. V=const,  p=const,  Русский ученый Гесс (1840) дал формулировку основному закону термохимии: тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном объеме или при постоянном давлении, не зависит от пути реакции (от ее промежуточных стадий), а определяется только природой и состоянием исходных веществ и продуктов реакции. Этот закон – прямое следствие первого закона термодинамики. С помощью закона Гесса можно вычислять теплоты различных реакций, не проводя самих реакций. Например:  Вывод: теплота испарения одного моля воды равна 44 Дж. |
| 19.Стандартная энтальпия образования. Следствия из закона Гесса.Русский ученый Гесс (1840) дал формулировку основному закону термохимии: тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном объеме или при постоянном давлении, не зависит от пути реакции (от ее промежуточных стадий), а определяется только природой и состоянием исходных веществ и продуктов реакции.Следствия из закона Гесса:1. тепловой эффект реакции равен разности между суммой теплот горения исходных веществ и суммой теплот горения продуктов реакции.Теплота горения – тепловой эффект реакции окисления данного соединения кислородом с образованием высших оксидов.Теплота образования – тепловой эффект реакции образования данного соединения из простых веществ.ю отвечающих наиболее устойчивому состоянию элементов при данных температуре и давлении. 2. тепловой эффект реакции равен разности между теплотами образования всех веществ, указанных в правой части уравнения, и теплотами образования веществ в левой части уравнения, взятых с коэффициентами перед формулами этих веществ в уравнении самой реакции.В настоящее время известны теплоты образования свыше 6000 веществ.Стандартные теплоты образования – величины теплот образования к температуре 298К и давлению 1атм. | 20.Зависимость теплового эффекта химической реакции от температуры (закон Кирхгофа).Температурный коэффициент теплового эффекта процесса равен изменению теплоемкости системы, происходящему в результате процесса (закон Кирхгоффа).   Чтобы подсчитать тепловой эффект процесса при некоторой температуре Т2, нужно знать тепловой эффект процесса при Т1, а также характер изменения теплоемкости системы в интервале температур Т1-Т2. Обычно в роли Т1 выступает стандартная температура 298К.  | 21.Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии. Расчет энтропии.Невозможен самопроизвольный переход тепла от менее нагретого тела более нагретому.Невозможно создание вечного двигателя 2го рода(машины, которая периодически превращает тепло среды при пост.температуре в работу.Термодинамич-й КПД:  Для изолир-ных систем критерием, позволяющим судить о направлении процессов и об условиях равновесия, является функция-S-энтропия.Процессы протекают в сторону увеличения энтропии. При равновесии энтропия достигает макс-ма. Обратное протекание процессов не может быть самопроизв-м – требуется затрата работы извне.Физ.смысл функ-и состояния энтропии легче всего проиллюстрировать на примере кипения жидкости.При нагреве Т и U увелич.до тех пор, пока жидкость не закипит. При этом поглощается теплота испарения, затрачиваемая на увеличение беспорядка в системе.Таким образом, энтропия – мера упорядоченности состояния системы.  -2е начало термодинамики для обратимых процессов.В изолированной системе процессы самопроизвольные процессы протекают в сторону увелич-я энтропии В неизолированных–возможно  Примеры:     |
| 22.Объединенная формула первого и второго начала термодинамики. Свободная энергия Гиббса и Гельмгольца.Первый закон.Теплота, подведенная к системе, расходуется на приращение внутренней энергии системы и на работу системы над окружающей средой.  Второй закон.Несколько формулировок, выберем эту: в изолированных системах самопроивзольно идут процессы, которые сопровождаются возрастанием энтропии:  Энтропия – термодинамическая функция, характеризующая меру неупорядоченности состояния системы. Она используется для суждения о направлении самопроизвольно протекающих процессах.Обобщенный закон.Для каждой изолированной термодинамической системы существует состояние термодинамического равновесия, которого она при фиксированных внешних условиях с течением времени самопроизвольно достигает.Энергия Гельмгольца.Максимальная работа, которую может совершить система при рановесном проведении процесса, равна изменению энергии Гельмгольца реакции   Энергия Гельмгольца равна   называют связанной энергией.Она характеризует предел самопроизвольного течения реакции, которое возможно при  Энергия Гиббса.Энтальпийный и энтропийный факторы, характеризующие процессы, объединены функцией - энергия Гиббса. Поскольку энергию Гиббса можно превратить в работу, то ее называют свободной энергией.  Химическая реакция возможна, если энергия Гиббса уменьшается (<0).Энергия Гиббса образования вещества – изменение энергии Гиббса системы при образовании 1 моль вещества В из простых веществ, устойчивых при 298 К. | 23.Зависимость F и G от температуры (уравнения Гиббса-Гельмгольца). | 24.Условия самопроизвольного протекания химических реакций.В химических системах вещества стремятся к минимуму внутренней энергии. Экзотермические реакции протекают самопроизвольно, так как вещества при их окончании достигают свой минимум внутренней энергии. Но также самопроизвольно протекают и эндотермические реакции - это растворение солей.Макросостояние системы тем более вероятно, чем большим числом микросостояний оно может быть описано.Условия самопроизвольного протекания реакций: 1. стремление системы к достижению минимального значения внутренней энергии 2. стремление системы к более вероятному своему состоянию.Но часто происходит столкновение этих двух определяющих факторов , и возникает состояние называемое химическим равновесием. Функция, которая учитывает оба этих фактора – энергия Гиббса.Самопроизвольно протекают те процессы , энергия Гиббса которых равна отрицательному значению.Если температура мала , то энтальпия равна энергии Гиббса и самопроизвольно протекают экзотермические реакции.Если высокая температура , то отрицательное значение имеет энергия Гиббса и реакции протекают самопроизвольно. Необратимые реакции протекают до полного израсходования одного из реагентов. Обратимые протекают во взаимопротивоположных направлениях .В состоянии химического равновесия система достигает своего минимального значения энергии и энергия Гиббса, как и константа химического равновесия, равна нулю. |
| 25.Изотерма химической реакции. Стандартное изменение свободной энергии. | 26.Константа химического равновесия. Расчет Кр, Кс, КмРассмотрим гомогенную хим.р-ю:  Р-и протекают до полного исчезновения исходных в-в, а останавливаются при достижении определенного сост.равн-я. Условия хим.равновесия:  Равновесные давления участников реакции:  Согласно закону действ. масс   конст.равн-я, выраженная через парц.давл-я. Размерность   изм-е числа молей при протекании р-и.При написании конст.равновесия гетерогенных реакции учитываются парциальные давления только газообразных участников р-й, поскольку давления пара конденсированных фаз малы по сравнению с газообразными компонентами. Пример.    конст.равн-я, выраженная через концентрации. еще Соотн-я м/у конст-ми равновесия:   | 27.Зависимость константы химического равновесия от температуры (изобара и изохора химической реакции). |
| 28.Принцип Ле-Шателье.При неизменных условиях химическое равновесие в системе может сохраняться сколь угодно долго. В случае же изменения условий (концентрация, температура, давление) одна из противоположно направленных реакций может ускориться, чем другая. После этого равновесие сместится, и установится новое состояние равновесия.Принцип Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в истинном химическом равновесии, оказывают воздействие извне путем изменения какого-либо из условий, определяющих положение равновесия, то оно смещается в направлении той реакции, протекание которой ослабляет эффект произведенного воздействия.1. Влияние температуры.Повышение температуры смещает равновесие в сторону процесса, идущего с поглощением тепла.   2. Влияние концентрации.При увеличении концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону реакции, потребляющей эти вещества (вправо). 3. Влияние давления.Увеличение давления смещает равновесие в сторону меньшего числа молей, т.е. в сторону падения давления.Примечание. На реакцию, идущую без изменения числа молей, давление не влияет.  |