Химическая термодинамика. Задачи
Задача 1. Термодинамика, равновесия Химическая термодинамика изучает энергетические эффекты, направление и пределы самопроизвольного протекания химических реакций. Следствие из закона Гесса: энтальпия химической реакции равна сумме энтальпий образования продуктов реакции за вычетом суммы энтальпий образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов: ΔrН0 = ∑νiΔfНi0 продуктов - ∑νjΔfНj 0исх веществ Из следствия из закона Гесса: изменение энтропии системы в результате протекания химической реакции (ΔrS) равно сумме энтропий продуктов реакции за вычетом суммы энтропий исходных веществ, с учетом стехиометрических коэффициентов: ΔrS0 = ∑νiΔSi0 продуктов - ∑νjΔSj 0исх веществ Для рассмотрения совместного влияния энтальпийного (∆rH) и энтропийного (T∆rS) факторов, в закрытой системе для изобарно-изотермических процессов введена термодинамическая функция - энергия Гиббса: ∆rG = ∆rH - T∆rS ΔrG < 0 – самопроизвольный процесс – реакция в прямом направлении; ΔrG > 0 - самопроизвольный процесс – реакция в обратном направлении. ΔrG = 0 – система в равновесном состоянии, т.е. когда равновероятно протекание реакции как в прямом, так и в обратном направлении. Температура, при которой в системе для стандартного состояния устанавливается равновесие равна: Зависимость ∆rGТ от температуры: ∆rGТ = ∆rH0298 - T∆rS0298 Задача 1. Термодинамика, равновесия Способы расчета изменения энергии Гиббса реакции: 1-й способ ΔrGT = ∑νiΔfGT,i продуктов - ∑νjΔfGT,j исх веществ ΔrG0298=∑νiΔfG0298,i продуктов-∑νjΔfG 0298,jисх веществ 2-й способ из определения энергии Гиббса: ΔrGT = ∆rHT - T·∆rST ΔrG0298 = ∆rH0298 - T·∆rS0298 Для этого необходимо рассчитать энтальпию и энтропию реакции из табличных данных. 3-й способ для заданных давлений и концентраций (не обязательно стандартных), энергию Гиббса можно рассчитать из уравнения изобары Вант-Гоффа. Для реакции в газовой фазе: aA(г) + bB(г) + dD(тв.) = lL(г) + nN(г) где p – относительные парциальные давления газообразных компонентов реакции.