Реферат: Энергетика химических реакций

Некоторые самопроизвольные реакции являются эндотермическими.

NeAr

Два газа разделены перегородкой, если ее убрать начнется самопроизвольный процесс взаимодиффузии . Система, состоящая из различных молекул, в разных сосудах более упорядочена, чем смесь разных молекул в одном сосуде, т.е. все самопроизвольные изменения заключаются в переходе из упорядоченного состояния частиц в менее упорядоченное. Степень беспорядка или неупорядоченность в системе характеризуется состоянием системы называемом энтропией .

Энтропия – функция меры беспорядка , она связана с термодинамической вероятностью реализации данного состояния вещества:

, где

– постоянная Больцмана,

– термодинамическая вероятность, т.е. число возможных микросостояний, соответствующих данному макросостоянию вещества.

– стандартная энтропия, – её изменение.

В изолированных системах изменение энтропии служит критерием определяющим направление процесса.

2-ое начало термодинамики : В изолированных системах самопроизвольно протекают те процессы и реакции, в ходе которых энтропия возрастает.

Процессы, для которых – расширение газов, фазовые превращения (их же в газ), процессы растворения, плавление, кипение, диссоциация соединений, нагревание.

Процессы, для которых – сжатие газов, конденсация, кристаллизация, охлаждение.

Если в ходе реакции объём возрастает, то .

возрастает

В ряде однотипных соединений возрастает по мере усложнения атомов, входящих в состав соединений: ; по мере усложнения состава молекулы: .

, т.е. усложняется состав

В отличие от энтальпии и внутренней энергии для чистых веществ можно определить абсолютное значение энтропии .

Энтропия, определяемая в стандартных условиях (, ) называется стандартной .

– для простых веществ.

Изменение энтропии в ходе химической реакции определяется как продуктов реакции за вычетом исходных реагентов с учётом стехиометрических коэффициентов:

.

Изменение энтропии в ходе реакции образования соединений из простых веществ называют энтропией образования .

V. Только для изолированной системы, у которой нет обмена энергией с окружающей средой, энтропия является единственным фактором, определяющим возможность протекания процессов. На практике обычно системы закрытые, в которых изменяется внутренняя энергия и совершается работа против внешних сил. Для таких систем критерием направления протекания процесса является не только стремление системы перейти в состояние с наибольшей термодинамической вероятностью, но и стремление системы перейти в состояние с наименьшей энергией, т.е. выделить теплоту в окружающую среду. Стремление среды к увеличению энтропии называется энтропийным фактором . Стремление системы получить внутреннюю энергию называется энтальпийным фактором .

Суммарный эффект этих двух противоположно действующих факторов в условиях при находит отражение в изменении энергии Гиббса (изобарно-изотермический потенциал ): и в условиях находит отражение в изменении энергии Гельмгольца (изохорно-изотермический потенциал ): .

Поскольку , то .

и являются функциями состояния системы.