Реферат: Химическая термодинамика

Выполнил: Павлюк Д.В

Проверила: Селиванова С.И.

Содержание:

I. Теоретическая часть

1. Введение……………………………………………………………..3

2. Законы термохимии…………………………………………………3

3. Элементы термодинамики………………………………………….4

4. Первое начало термодинамики…………………………………….5

5. Элементы второго начала термодинамики………………………..9

6. Энтропия…………………………………………………………….11

II. Экспериментальная часть………………………………………16

III. Расчетная часть…………………………………………………17

Список используемой литературы……………………………………19

В результате химической реакции выделяется или поглощается энергия, так как реакция сопровождается перестройкой энергети­ческих уровней атомов или молекул веществ, участвующих в ней, и веществ, образующихся в ходе реакции.

Реакции, при которых наблюдается выделение энергии, назы­ваются экзотермическими (Q>0).

Реакции, идущие с поглощением энергии, называются эндотер­мическими (Q<0). Выделение или поглощение энергии в резуль­тате процесса зависит от соотношения количеств энергии, затра­ченных на разрыв или возбуждение химических связей первона­чально взятых веществ, и энергии, выделяющейся в результате об­разования новых химических связей в продуктах реакции.

Величина энергии отдельной химической связи очень мала. Её удобно выражать в электронвольтах на атом. Поскольку обычно в реакциях участвуют относительно большие количества веществ, то общие количества энергии получаются также большие. Так, элементарный расчет показывает:

на 1 атом: 1эВ=1,6·10^-19 Кл∙1В = 1,6. 10^-19 Дж,

на 1 моль: 1,6∙10^-19 ∙6,02∙10²³ =9,65∙10⁴ Дж/моль = 96,5 кДж/моль.

Энергия, образующаяся в результате химических реакций, мо­жет выделяться в разных формах, но, конечно, в эквивалентных количествах. Так, например, фотохимические процессы при фото­графии развиваются при поглощении квантов лучистой энергии галидами серебра и, наоборот, можно построить источник когерент­ного излучения—лазер, работающий на энергии химических ре­акций.

Затрачивая электрическую энергию, можно выделять нужные вещества из растворов или расплавов путем электролиза, с другой стороны, можно получить энергию за счет химических реакций, протекающих в гальванических элементах или аккумуляторах.

Чаще всего в, результате химических реакций выделяется или поглощается тепловая энергия. Поэтому раздел химии, изучающий энергию химических реакций, исторически стал называться термо­химией, а изменение энергии называется тепловым эффектом химической реакции и измеряется в килоджоулях на моль образовав­шегося или сгоревшего вещества. Так как в зависимости от усло­вий, в которых протекает химическая реакция, возможно выделение или поглощение работы расширения газов (p=const), то раз­личают тепловой эффект реакции при (p=const) Q_p и тепловой эффект реакции при (v=const) Q_v , хотя разница между ними обычно невелика.

ЗАКОНЫ ТЕРМОХИМИИ

Первый закон термохимии (Лавуазье и Лаплас, 1780—1784):

тепловой эффект образования данного соединения в точности равен, но обратен по знаку тепловому эффекту его разложения.

Из закона Лавуазье—Лапласа следует невозможность постро­ить вечный двигатель I рода, использующий энергию химических реакций.

Второй закон термохимии (Г. И. Гесс, 1840):

тепло­вой эффект химической реакции не зависит от характера и после­довательности отдельных ее стадий и определяется только началь­ными и конечными продуктами реакции и их физическим состоя­нием (при p=const или при v=const).

Г. И. Гесс первый принял во внимание физическое состояние реагирующих веществ, так как теплоты изменения агрегатных со­стояний веществ накладываются на тепловой эффект реакции, уве­личивая или уменьшая его.

Утверждение закона Гесса о том, что тепловой эффект процес­са не зависит от его отдельных стадий и их последовательности, дает возможность рассчитывать тепловые эффекты реакций для случаев, когда их определить экспериментально или очень трудно, или вообще невозможно.

Применение закона Гесса чрезвычайно расширило возможности термохимии, позволяя производить точные расчеты тепловых эф­фектов образования целого ряда веществ, опытные данные по ко­торым получить было трудно.

Закон Гесса в наши дни применяют главным образом для рас­чета термодинамических функций—энтальпий, которые сейчас используются для термохимических расчетов. Термохимия, истори­чески сложившаяся раньше термодинамики, в настоящее время претерпела некоторые изменения и стала разделом химической термодинамики.

ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ

Химическая термодинамика изучает изменения энергии в результа­те процессов в материальных системах, приводящих к изменению состава и свойств физических тел, из которых построена данная система.

Термодинамической системой называется комплекс взаимодей­ствующих между собой физических тел, мысленно обособленный от окружающей среды.

Системы бывают изолированные, в которых энергообмен и массообмен с окружающей средой отсутствуют, и замкнутые, в которых возможен энергообмен с окружающей средой, но не возможен обмен веществом. Незамкнутые системырассматриваются в термодинамике необра­тимых процессов.

Системы можно разделить на гомогенные или однородные, не имеющие физичес­ких границ раздела между отдельными час­тями, так как во всех частях системы свойства одинаковы(например, ненасыщен­ный раствор), и системы гетерогенные, или неоднородные, разделяющиеся на отдельные части физическими границами раздела, на которых свойства системы резко изменяют­ся. Часть гетерогенной системы, ограничен­ная физическими границами раздела, называется фазой. Например, насыщенный раствор, соприкасающий­ся с растворяемым веществом, представляет собой гетерогенную систему.

Состояние системы определяется физическими параметрами; в простейшем случае идеального газа — это давление и температура, так какv =f(p. Т).

Изменение параметров системы вызывает процесс. Если процесс заключается в последовательном изменении параметров, приводя­щих в конечном итоге систему в исходное состояние, то такой про­цесс называется циклом.

Химическая термодинамика, так же как и общая термодинами­ка, основана главным образом на двух законах (началах).

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--