1)Химическая термодинамика. Элементы термодинамики и предмет термодинамики.
Химическая термодинамика раздел физической химии, рассматривающий термодинамические явления в области химии, а также зависимости термодинамических свойств веществ от их состава и агрегатного состояния.
Термодинамика изучает:
1. Переходы энергии из одной формы в другую, от одной части системы к другой;
2. Энергетические эффекты, сопровождающие различные физические и химические процессы и зависимость их от условий протекания данных процессов;
3. Возможность, направление и пределы самопроизвольного протекания процессов в рассматриваемых условиях.
Необходимо отметить, что классическая термодинамика имеет следующие ограничения:
1. Термодинамика не рассматривает внутреннее строение тел и механизм протекающих в них процессов;
2. Классическая термодинамика изучает только макроскопические системы;
3. В термодинамике отсутствует понятие "время".
Основу термодинамики составляют два основных ее закона.
2)Основные понятия термодинамики и возможность самопроизвольного протекания химической реакции. Энтропия.
Термодинамика – наука о закономерностях превращения энергии. В термодинамике широко используется понятие термодинамической системы.
Термодинамической системой называется совокупность материальных тел, взаимодействующих, как между собой, так и с окружающей средой
Все тела находящиеся за пределами границ рассматриваемой системы называются окружающей средой.
Поскольку одно и тоже тело, одно и тоже вещество при разных условиях может находится в разных состояниях, (пример: лед – вода – пар , одно вещество при разной температуре) вводятся, для удобства, характеристики состояния вещества – так называемые параметры состояния.
Перечислим основные параметры состояния вещества:
Температура тел - определяет направление возможного самопроизвольного перехода тепла между телами.
Температура, выраженная по абсолютной шкале, называется абсолютной температурой.
Давление - представляет собой силу, действующею по нормали к поверхности тела и отнесенную к единице площади этой поверхности.
Плотность – отношение массы вещества к объему занимаемому эти веществом.
Самопроизвольно могут протекать только те процессы, которые приводят к понижению свободной энергии системы; система приходит в состояние равновесия, когда свободная энергия достигает минимального значения.
Энтропи́я— мера беспорядка системы, состоящей из многих элементов
3)Функции состояния. Уравнения Гиббса и Гельмгольца.
Термодинами́ческая фу́нкция состоя́ния — в термодинамике некая функция, зависящая от нескольких независимых параметров, которые однозначно определяют состояние термодинамической системы.
ГИББСА - ГЕЛЬМГОЛЬЦА УРАВНЕНИЯ - термо-динамич. соотношения, устанавливающие связь между внутренней энергией U и Гелъмголъца энергией (свободной энергией) F или между энтальпией H и Гиббса энергией (свободной энтальпией) G:
4)Тепловые эффекты химических реакций и их расчеты. Законы Гесса и следствия из него.
Любая химическая реакция сопровождается выделением или поглощением энергии. Чаще всего энергия выделяется или поглощается в виде теплоты (реже - в виде световой или механической энергии). Эту теплоту можно измерить. Результат измерения выражают в килоджоулях (кДж) для одного МОЛЯ реагента или (реже) для моля продукта реакции. Такая величина называется ТЕПЛОВЫМ ЭФФЕКТОМ РЕАКЦИИ.
∆Н = ∆Н1 + ∆Н2
З-н Гесса
Количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся при каком-либо процессе, всегда одно и то же, независимо от того, протекает ли данное химическое превращение в одну или в несколько стадий (при условии, что температура, давление и агрегатные состояния веществ одинаковы)
Следствия из него:
1) Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции
2) Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
3) Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
5)Химическая кинетика. Основные понятия. Скорость Химической реакции. Выражение для скорости химической реакции.
Химическая кинетика — раздел физической химии, изучающий закономерности протекания химических реакций во времени, зависимости этих закономерностей от внешних условий, а также механизмы химических превращений.
Скорость химической реакции. Эта величина определяет, как изменяется концентрация компонентов реакции с течением времени. Скорость химической реакции — величина всегда положительная, поэтому если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение домножается на −1.
Для реакции
скорость можно выразить так:
