Реферат: Энергия Гиббса
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................ 2
ЭНЕРГИЯ ГИББСА .................................................................................... 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................ 14
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ................................... 15
ВВЕДЕНИЕ
В своем реферате я расскажу об энергии Гиббса.
Гиббс Джозайя Уиллард (1839-1903), американский физик-теоретик, один из создателей термодинамики и статистической механики. Разработал теорию термодинамических потенциалов, открыл общее условие равновесия гетерогенных систем — правило фаз, вывел уравнения Гиббса — Гельмгольца, Гиббса — Дюгема, адсорбционное уравнение Гиббса. Установил фундаментальный закон статистической физики — распределение Гиббса. Предложил графическое изображение состояния трехкомпонентной системы (треугольник Гиббса). Заложил основы термодинамики поверхностных явлений и электрохимических процессов. Ввел понятие адсорбции.
ЭНЕРГИЯ ГИББСА
В начале своей работы я думаю необходимо представить основные понятия теории Гиббса.
ПРАВИЛО ФАЗ ГИББСА в термодинамике: число равновесно сосуществующих в какой-либо системе фаз не может быть больше числа образующих эти фазы компонентов плюс, как правило, 2. Установлено Дж. У. Гиббсом в 1873-76.
ГИББСА ЭНЕРГИЯ (изобарно-изотермический потенциал, свободная энтальпия), один из потенциалов термодинамических системы. Обозначается G , определяется разностью между энтальпией H и произведением энтропии S на термодинамическую температуру Т : G = H — T·S . Изотермический равновесный процесс без затраты внешних сил может протекать самопроизвольно только в направлении убывания энергии Гиббса до достижения ее минимума, которому отвечает термодинамическое равновесное состояние системы. Названа по имени Дж. У. Гиббса.
ПОТЕНЦИАЛЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ, функции объема, давления, температуры, энтропии, числа частиц и других независимых макроскопических параметров, характеризующих состояние термодинамической системы. К потенциалам термодинамическим относятся внутренняя энергия, энтальпия, изохорно-изотермический потенциал (Гельмгольца энергия), изобарно-изотермический потенциал (Гиббса энергия). Зная какие-либо потенциалы термодинамические как функцию полного набора параметров, можно вычислить любые макроскопические характеристики системы и рассчитать происходящие в ней процессы.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГИББСА каноническое, распределение вероятностей различных состояний макроскопической системы с постоянным объемом и постоянным числом частиц, находящейся в равновесии с окружающей средой заданной температуры; если система может обмениваться частицами со средой, то распределение Гиббса называется большим каноническим. Для изолированной системы справедливо Гиббса распределение микроканоническое, согласно которому все микросостояния системы с данной энергией равновероятны. Названо по имени открывшего это распределение Дж. У. Гиббса.
Реак ции присоединения радикалов к непредельным соединениям лежат в основе современной технологии получения полимеров, сополимеров и олигомеров. Эти реакции протекают при крекинге углеводородов, галоидировании олефинов, окислении непредельных соединений. Они широко используются в синтезе разнообразных соединений и лекарственных препаратов. Реакции при с оединения атомов водорода и гидроксильных соединений к непредельным и ароматическим соединениям сопровождают фотолиз и радиолиз органических материалов и биологических объектов.
| В реакции радикального присое динения типа X· + CH2 =CHY |
® |
XCH2 C· HY |
рвется двойная С=С-связь и образуется связь С- X. Как правило, образующаяся
s -связь прочнее рвущейся p -С- С-связи, и поэтому реакция присоединения экзотермична. Это четко видно из сравнения энтальпии реакции DН и прочности образующейся связи D (Et-X) в табл. 1.
Другой важный фактор, влияющий на энтальпию реакции, -энергия стабилизации образующегося радикала XCH2 C· H2 Y: чем больше эта энергия, тем больше теплота присоединения радикала X· к олефину. Энергию стабилизации можно охарактеризовать, например, разницей прочности связей C- H в соединениях Pr- H и EtYHC- H. Ниже приведены данные, характеризующие вклад энергии стабилизации радикала CH3 CH2 C· H2 Y, образующегося в результате присоединения метильного радикала к мономеру CH2 =CHY, в энтальпию этой реакции.
Таблица 1.
Энтальпия, энтропия и энергия Гиббса присоединения атомов и радикалов X · к этилену.
| X · | -DH , кДж моль- 1 | -DS , Дж моль- 1 К- 1 | -DG (298 K), кДж моль- 1 |
| H · | 150 | 84 | 125 |
| Cl · | 82 | 88 | 56 |
| C · H3 | 100 | 122 | 64 |
| Me2 C · H | 92 | 134 | 52 |
| PhC · H2 | 63 | 122 | 27 |
| N · H2 | 81 | 109 | 49 |
| HO · | 122 | 100 | 93 |
| CH3 O · | 82 | 118 | 46 |
| HO2 · | 63 | 134 | 23 |
| Y | H | C(O)OMe | Cl | CN | Ph |
| D Pr - H - DE tYHC ·- H , кДж моль- 1 | 0.0 | 23.2 | 24.1 | 33.6 | 57.9 |
| -DН, кДж моль- 1 | 95.8 | 102.0 | 104.3 | 129.7 | 143.0 |
Видно, что чем больше энергия стабилизации радикала, тем меньше энтальпия реакции.
Все реакции присоединения протекают с уменьшением энтропии, т. к. происходит соединение двух частиц в одну (см. табл. 8.1). В силу этого для реакций присоединения энергия Гиббса, и при достаточной высокой температуре экзотермическая реакция присоединения является обратимой, т. к. DG = DH -T D S .
На любой процесс (реакцию) действуют два фактора:
Энатльпийный (экзо- или ендо) – Δ H;
Энтропильный (ТΔS).
При объединении этих двух факторов получаем:
ΔН – ТΔS = ΔG
G = H – TS – Энергия Гиббса.
Физический смысл Энергии Гиббса:
-если изменения ΔGр,т меньше нуля – то самопроизвольно идет процесс в заданном направлении;
-если изменения ΔGр,т больше нуля – самопроизвольно идет обратный процесс, а прямая реакция не идет совсем;
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--