Химиялық үрдістің термодинамикалық сипаттамаларын есептеу принциптері

Срс айсұлу

Срсп общий

Семинар мен

Семинар: 9 «Химиялық үрдістің термодинамикалық сипаттамаларын есептеу принциптері» менікі

https://ppt-online.org/204854

https://helpiks.org/6-34367.html

Термодинамика - термодинамикалық тепе –теңдік күйдегі макроскопиялық жүйелердің жалпы қасиеттерін және бір күйден екінші бір күйге өту процесін зерттейді. Термодинамика тәжірибе нәтижесінде тағайындалған заңдарға сүйенеді. Физика мен химияда термодинамикалық әдіс қолданылмайтын аймақ жоқ деуге болады. Молекулалық –кинетикалық теория мен термодинамика зерттеу әдістерімен ерекшелене отырып, бірін – бірі өзара толықтырып отырады.

Химиялық процестердің термодинамикалық сипаттамалары

Химиялық қайта құру-бұл жоғары сапалы ат жарысы, онда кейбір заттар жойылып, басқалары пайда болады. Бұл жағдайда атомдар мен молекулалардың электронды құрылымдары қайта құрылады, олар жылу, жарық, электр энергиясын шығарумен немесе сіңірумен, басқаша айтқанда химиялық энергияның энергияның басқа түріне айналуымен бірге жүреді.

Энергияның бөлінуімен жүретін реакциялар көбінесе жылу түрінде экзотермиялық деп аталады, ал энергия сіңірілетін реакциялар эндотермиялық деп аталады.

Химиялық процестің энергетикалық әсері ішкі энергия жүйесіндегі U немесе h энтальпиясының өзгеруіне байланысты пайда болады.

Ішкі энергия-бұл заттарда жасырылған және химиялық процестерде босатылған энергия түрі. Ол молекулалардың қозғалыс энергиясы мен өзара әрекеттесуінен, атомдар мен молекулалардағы ядролар мен электрондардың қозғалыс энергиясы мен өзара әрекеттесуінен, ядро ішіндегі энергиядан тұрады.

Ішкі энергия-бұл зат күйінің функциясы. Кез-келген процестің нәтижесінде жүйе 1 (U1) күйінен 2 (U2) күйіне ауыссын, ал Q жылуы сыртқы ортадан сіңеді және жүйе сыртқы күштерге қарсы А жұмысын жасайды:

U2 = U1 + Q-A немесе ΔU = Q – A (1)

Химиялық реакциялар үшін сыртқы күштерге қарсы жұмыс негізінен сыртқы қысымға қарсы А = p(V2 – V1) = pΔV дегенді білдіреді. (1) теңдеу энергияның сақталу заңын білдіреді, ішкі энергияның өзгеруі процестің әдісіне тәуелді емес, тек жүйенің бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады.

Егер реакция кезінде көлемнің өзгеруі ΔV = 0 болмаса (изохор процесі), онда A = 0; ΔU = Q. изохоралық химиялық реакция жағдайында жүйенің ішкі энергиясының өзгеруі тең, бірақ белгінің орнына осы реакцияның жылу әсеріне қарама-қарсы болады.

Химияда олар көбінесе изобарлық процестермен, яғни тұрақты қысыммен жүретін процестермен айналысады. Мұнда H = U + pV энтальпия мәнін пайдалану ыңғайлы:

A = pΔV → ΔH = ΔU + pΔV или ΔU = ΔH – pΔV

ΔU = Q – A Q – A = ΔH – pΔV → ΔH = Qp

Сонымен, энтальпияның өзгеруі тең, бірақ тұрақты қысым мен тұрақты температурада жүргізілген реакцияның жылу әсерінің белгісіне қарама-қарсы.

Экзотермиялық реакциялар кезінде жылу шығады, U және H шамалары төмендейді, ал ΔU және ΔH теріс болады. Эндотермиялық реакциялар кезінде жылу сіңеді, U және H жоғарылайды, ал ΔU және ΔH оң болады.

Әр түрлі процестердің энергия әсерлерін салыстыру үшін термохимиялық есептеулер әдетте заттың 1 мольіне және стандартты жағдайларға жатады: Р = 1 атм (101325 Па) және Т = 25оС (298,15 К).

Жылу эффектілері кіретін химиялық реакциялар теңдеулері термохимиялық теңдеулер деп аталады:

H2 ( г) + ½ O2(г) = H2O(ж) + 285,83 кДж/моль.

Термохимиялық есептеулер Гесс заңына негізделген (1840), бұл энергияның сақталу заңының ерекше жағдайы: реакцияның жылу әсері тек бастапқы заттар мен соңғы өнімдердің табиғаты мен жағдайына байланысты және аралық сатылардың саны мен сипатына байланысты емес.

Мысал ретінде біз О2 және Н2 су синтезінің реакциясын қарастырдық.

Қарапайым заттардан бір моль қосылысы пайда болған кезде бөлінетін жылу мөлшері осы қосылыстың пайда болу жылуы немесе энтальпия деп аталады.

Білім энтальпиялары стандартты жағдайда көптеген заттар үшін анықталған,олар түбінің, 298 немесе түбінің түзілуінің стандартты энтальпиялары деп аталады және кестелерде келтірілген. Стандартты жағдайларда тұрақты қарапайым заттардың түзілуінің стандартты энтальпиялары нөлге тең болады.

Іс жүзінде маңызды нәтиже Гесс заңынан туындайды: химиялық реакцияның жылу әсері бастапқы заттардың түзілу энтальпияларының қосындысын алып тастағанда реакция өнімдерінің түзілу энтальпияларының қосындысына тең.