- •1.Уравнение Гиббса.Каким образом величина изменения энергии Гиббса характеризует возможность протекания данного процесса?
- •2.Что представляют собой стандартные значения термодинамических функций?Для каких условий они рассчитываются?
- •3.Какая величина называется «химическим потенциалом»?От каких факторов зависит его значение?
- •4.Что такое «стандартный химический потенциал»?От чего зависит его значение?
- •5. Общее свойство всех термодинамический функций.Закон Гесса
- •6. Зависимость изменения энтальпии от температуры.Уравнение Кирхгофа
- •10.Какая величина называется скоростью гомогенной химической реакции. Привидите математическое выражение!
- •11. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:
- •12. Какое соотношение описывает зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ? Закон действующих масс
- •Закон действующих масс в химической кинетике
- •Закон действующих масс в химической термодинамике
- •13. Какие соотношения описывают зависимость скорости химической реакции от температуры?
- •14.Какие вещества называются катализаторами?Что такое ингибиторы?
- •16. Каков физический смысл константы скорости реакции? От каких факторов зависит значение этой величины?
- •17. Вывод кинетического уравнения реакции I-го порядка.
- •18. Вывод кинетического уравнения реакции II -го порядка.
- •19.В чём заключается сущность графического метода определения порядка реакции?
- •20.Какая величина называется энергией активации?Каков её физический смысл?
- •21.Каков механизм действия катализаторов?Энергетические схемы обычных и каталитических реакций.
- •25.Какое явление называется диффузией? Что такое скорость диффузии? Уравнение Фика.
- •26.Какие системы называются растворами? Классификация растворов по агрегатному состоянию.
- •27.Какой способ выражения концентрации называется массовой долей?
- •28.Какой способ выражения концентрации называется молярной концентрацией?
- •29.Какой способ выражения концентрации называется моляльной концентрацией?
- •30.Какой способ выраженияконцентрации называется моляльной долей?
- •31.Каким образом растворимость газов зависит от давления газа?Закон Генри
- •32. Каким образом растворимость газов зависит от температуры и от наличия в растворе других растворённых веществ?
- •33.Какой общий принцип определяет растворимость жидких и твёрдых веществ в жидкостях?
- •37. Какое уравнение описывает зависимость осмотического давления от концентрации растворённого вещества?
- •38.Какова роль осмоса в процессах жизнедеятельности растительных и животных организмов?
- •39. Каким образом температуры кипения растворов отличаются от температур кипения растворителя? Эбулиоскопическая постоянная
- •40.Каким образом температуры замерзания растворов отличаются от температур замерзания растворителя?Криоскопическая постоянная?
- •41.На какие группы делятся вещества по поведению в процессе растворения?в чём заключаются особенности поведения растворов электролитов и неэлектролитов?
- •42.Какая поправка вносится в законы,описывающие ависимость свойств растворов электролитов от их состава?
- •43. Произведение растворимости труднорастворимых электролитов.
- •44. Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. РН раствора.
- •45. Какие свойства растворов называются коллигативными?
- •49.Какие величины используются для количественной оценки процесса набухания?
- •50.Для каких полимеров характерно явление неограниченного набухания? Кривые неограниченного набухания.
- •51.Для каких полимеров характерно явление ограниченного набухания? Ограниченное набухание линейных полимеров.Кривые ограниченного набухания.
1.Уравнение Гиббса.Каким образом величина изменения энергии Гиббса характеризует возможность протекания данного процесса?
Свободная энергия Гиббса (или просто энергия Гиббса, или потенциал Гиббса, или термодинамический потенциал в узком смысле) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на принципиальную возможность химической реакции; это термодинамический потенциал следующего вида:
Энергию Гиббса можно понимать как полную химическую энергию системы
Энергия Гиббса и направление протекания реакции
В химических процессах одновременно действуют два противоположных фактора — энтропийный (TΔS) и энтальпийный (ΔH). Суммарный эффект этих противоположных факторов в процессах, протекающих при постоянном давлении и температуре, определяет изменение энергии Гиббса (G):
Из этого выражения следует, что то есть некоторое количество теплоты расходуется на увеличение энтропии (TΔS), эта часть энергии потеряна для совершения полезной работы, её часто называют связанной энергией. Другая часть теплоты (ΔG) может быть использована для совершения работы, поэтому энергию Гиббса часто называют также свободной энергией.
Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности осуществления процесса. При ΔG < 0 процесс может протекать, при ΔG > 0 процесс протекать не может (иными словами, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном, то процесс принципиально может протекать, если наоборот — то не может). Если же ΔG = 0, то система находится в состоянии химического равновесия.
Обратите внимание, что речь идёт исключительно о принципиальной возможности протекания реакции. В реальных же условиях реакция может не начинаться и при соблюдении неравенства ΔG < 0 (по кинетическим причинам).
Существует полезное соотношение, связывающее изменение свободной энергии Гиббса в ходе химической реакции с её константой равновесия :
Вообще говоря, любая реакция может быть рассмотрена как обратимая (даже если на практике она таковой не является). При этом константа равновесия определяется как
где —k1 константа скорости прямой реакции,k-1 — константа скорости обратной реакции.
2.Что представляют собой стандартные значения термодинамических функций?Для каких условий они рассчитываются?
Термодинамические функции – свойства системы: внутреннюю энергию U, энтальпию H, энтропию S, энергию Гельмгольца F, энергию Гиббса G. Каждое из этих свойств можно представить в виде функции различных переменных, определяющих состояние системы. Однако в системах, состоящих из индивидуальных веществ, каждому из них можно приписать две переменные, которые можно считать «естественными» для той или иной функции.
В этом случае функция становится характеристической, т.к. через каждую из этих функций и ее производные в явном виде выражаются любые термодинамические свойства системы- любое измеримое свойство макроскопической равновесной системы.
Так, внутренняя энергия является характеристической функцией при переменных объеме V и энтропии S, т.е.
Если для равновесного процесса, когда в системе совершается только работа расширения, записать формулу объединенного первого и второго законов термодинамики (II,17а) относительно dU, то получим
Из чего следует, что
и (III, 23а)
Таким образом, производная внутренней энергии по энтропии при постоянном объеме равна температуре, а производная внутренней энергии по объему при постоянной энтропии равна давлению со знаком минус. При любых других переменных нельзя получить такие простые выражения свойств системы через производные внутренней энергии. Следовательно, для нее объем V и энтропия S являются естественными переменными.
Другими характеристическими функциями являются:
Запишем выражения для полных дифференциалов названных функций и частных производных этих функций по их естественным переменным:
(III, 24) (III, 24а)
(III, 25) (III, 25а)
(III, 26) (III, 26а)
Выражения (III, 23) - (III, 26) называются фундаментальными (каноническими) уравнениями состояния. Они образуют замкнутую группу, в которой две пары переменных – температура Т и энтропия S являются параметрами, связанными с теплотой. С другой стороны, давление Р и объем V связаны с работой.