Министерство образования Российской Федерации Балтийский государственный технический университет «Военмех» Кафедра химии

А.П. КИСЕЛЕВ, А.А. КРАШЕНИННИКОВ

ОСНОВЫ ОБЩЕЙ ХИМИИ

Часть 2 Термодинамика и кинетика химического процесса

Учебное пособие

Санкт-Петербург

2003

УДК 541(075.8) ББК 24.1

К44

Киселев А.П., Крашенинников А.А.

К44 Основы общей химии. Ч. 2. Термодинамика и кинетика химического процесса: Учебное пособие / Балт. гос. техн. ун-т. СПб., 2003. 116 с.

Пособие содержит материал по вопросам химической термодинамики, кинетики и химического равновесия в соответствии с одноименными разделами курса химии. Материал изложен на современном уровне с использованием общепринятой терминологии.

Предназначено для самостоятельной подготовки студентов 1-2-го курсов технических специальностей.

УДК 541(075.8) ББК 24.1

Рецензенты: кафедра общей и неорганической химии СанктПетербургского государственного политехнического университета (зав. каф., д-р. хим. наук, проф. Л.Н. Блинов); профессор кафедры физической химии Санкт-Петербургского государственного технологического института (университета) д-р. хим. наук Л.В. Пучков

Утверждено редакционно-издательским советом университета

© БГТУ, СПб., 2003

2

ВВЕДЕНИЕ

Химия – наука, изучающая свойства и превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и строения. Кроме учения о строении вещества, необходимо знание закономерностей процесса превращения одних веществ в другие, т. е. условий протекания химической реакции. При рассмотрении общих закономерностей протекания химических процессов необходимо ответить на два вопроса: 1) возможно ли и в каких пределах протекание химической реакции в данных условиях (температура, давление, состав реакционной смеси и другие факторы); 2) как быстро во времени будет осуществляться самопроизвольный процесс, т. е. какова скорость химической реакции.

Ответ на первый вопрос дает химическая термодинамика, задачи которой – определение возможности или невозможности самопроизвольного протекания процесса в том или ином направлении, условий химического равновесия, определение тепловых эффектов химических процессов.

Ответ на второй вопрос дает химическая кинетика, позволяющая определить факторы эффективного воздействия на скорость химического процесса и оптимальные условия его проведения.

Химическая термодинамика устанавливает энергетическую возможность химического превращения при заданных условиях, однако эта возможность может быть не реализована из-за ничтожно малой скорости протекания реакции. Таким образом, термодинамические условия осуществления процесса являются необходимыми, но не достаточными. Если показана термодинамическая невозможность протекания процесса, то он протекать не будет (достаточное условие). Но если термодинамика разрешает самопроизвольный химический процесс, то это не значит, что он будет протекать. Для того чтобы процесс протекал с заметной скоростью, необходимо выполнение кинетических условий.

Авторы выражают благодарность коллегам по кафедре, особенно профессору Б.Т. Плаченову и доцентам Т.Э. Кехва и Д.С. Маслобоеву за ценные замечания при обсуждении данного пособия. Авторы признательны профессорам Л.В. Пучкову, Л.Н. Блинову и Р.Г. Чувиляеву, взявшим на себя труд по рецензированию рукописи.

1. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Термодинамика – наука, изучающая превращения (переходы) энергии

из одной формы в другую, от одной части системы к другой, энергетические эффекты, сопровождающие физические и химические процессы,

возможность, направления и предел самопроизвольного протекания про-

3