Xreferat.com » Рефераты по химии » Энергетика химических реакций

Энергетика химических реакций

Химическая термодинамика – это раздел физической химии, которая изучает превращения различных видов энергии при химических реакциях, процессах растворения, кристаллизации. Химическая термодинамика исследует возможности и границы самопроизвольного протекания физических процессов. Объектом изучения в термодинамике является термодинамическая система, под которой понимают условно выделенную из пространства совокупность тел, между которыми возможен масса- и теплообмен.

Системы, которые могут обмениваться с окружающей средой и энергией и веществом называются открытыми. Системы, которые обмениваются только энергией, называются закрытыми.

Если между средой и системой отсутствует и тепло- и массообмен – это изолированная система.

Различают также гомогенные системы, состоящие из одной фазы и гетерогенные, состоящие из нескольких фаз. Реакции, которые протекают на границе раздела фаз – гетерогенные.

Совокупность свойств системы называется состоянием системы. Одна и та же система может находиться в различных состояниях. Каждое состояние характеризуется определённым набором значений термодинамических параметров.

Параметры, описывающие состояние системы, называются параметрами состояния.

Они делятся на интенсивные и экстенсивные. Интенсивные не зависят от размера системы, а зависят от температуры и давления, экстенсивные зависят от массы и объёма. Изменение одного из параметров приводит к изменению состояния в целом.

Состояние системы называется равновесным, если параметры системы во времени самопроизвольно не изменяются. Неравновесная система – параметры во времени изменяются.

Состояние системы и происходящие в ней изменения определяются так же с помощью функций состояния. Функции состояния – внутренняя энергия, энтропия, изобарный, изотермический потенциал.

Переход системы из 1-го состояния во 2-ое называется процессом.

Энергетика химических реакций – изотермический процесс

Энергетика химических реакций– изохорный процесс

Энергетика химических реакций – изобарный процесс

Основной функцией состояния системы является её полная энергия, которая является суммой 3-х состояний: Энергетика химических реакций кинетическая энергия движущейся системы, потенциальная энергия обусловленная воздействием на систему внешних силовых полей, внутренняя энергия.

При термодинамическом описании системы Энергетика химических реакций, Энергетика химических реакций; Энергетика химических реакций и включает в себя энергию всех форм движения молекул, атомов, электронов; энергию межмолекулярного взаимодействия; внутреннюю атомную и внутреннюю ядерную энергию.

Экспериментально внутреннюю энергию Энергетика химических реакций определить нельзя, можно определить лишь её изменение Энергетика химических реакций: Энергетика химических реакций.

Если система обменивается с внешней средой тепловой энергией Энергетика химических реакций и механической энергией (работой) Энергетика химических реакций и переходит из 1-го состояния во 2-ое, то согласно 1-му началу термодинамики – количество энергии, которое выделяется или поглощается системой в виде теплоты Энергетика химических реакций и работы Энергетика химических реакций, равно изменению полной энергии системы Энергетика химических реакций, т.е. при переходе из 1-го состояния во 2-ое: Энергетика химических реакций.

Для изохорного процесса (при Энергетика химических реакций) тепловой эффект реакции при температуре T соответствует изменению внутренней энергии системы в ходе реакции: Энергетика химических реакций.

Для изобарного процесса (Энергетика химических реакций):


Энергетика химических реакций, следовательно


Энергетика химических реакций или Энергетика химических реакций, откуда получаем


Энергетика химических реакций.


Функция Энергетика химических реакций обозначается через Энергетика химических реакций и называется энтальпия.

Энтальпия – есть функция состояния системы, имеет размерность энергии.


Энергетика химических реакций


Сущность химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и образованию связей в продуктах реакции. Т.к. образование связей протекает с выделением энергии, а разрыв с поглощением энергии, то химические реакции сопровождаются энергетическими эффектами. Раздел термодинамики, который изучает тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией.

Энергия, которая выделяется и поглощается, называется тепловым эффектом химической реакции.

Если прочность связей в продуктах реакции больше чем в реагентах, то выделяется энергия в виде теплоты Энергетика химических реакций.

Процессы, протекающие с выделением теплоты называются экзотермическими, а с поглощением – эндотермическими.

Тепловой эффект эндотермической реакции считают положительным «+» (поглощение тепла), а экзотермической – отрицательным «−» (выделение тепла).

Тепловой эффект в изобарных условиях определяется изменением энтальпии Энергетика химических реакций, в изохорных условиях – изменением внутренней энергии Энергетика химических реакций, т.е. для экзо- Энергетика химических реакций, Энергетика химических реакций, для эндо- Энергетика химических реакций, для Энергетика химических реакций.

Величины Энергетика химических реакций и Энергетика химических реакций сильно различаются только для систем, в которых вещества в газообразном состоянии.

Для систем, в которых вещества находятся в конденсированном состоянии изменение объёма в ходе реакции мало, т.е. Энергетика химических реакций, тогда Энергетика химических реакций; Энергетика химических реакций.

При термомеханическом описании реакции опускают Энергетика химических реакций, Энергетика химических реакций, говорят только об изменении энтальпии Энергетика химических реакций:

Закон Гесса: тепловой эффект химической реакции протекающий или при Энергетика химических реакций или при Энергетика химических реакций не зависит от числа промежуточных стадий, а определяется лишь конечным и начальным состоянием системы.


Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций

Энергетика химических реакцийЭнергетика химических реакций Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций

Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций

Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций


Тепловой эффект реакции зависит от природы регентов и продуктов реакции, их агрегатного состояния, условия проведения реакции, а также от количества, участвовавшего в реакции.

Поэтому тепловой эффект принято относить к 1-му моль вещества и определять его в стандартных условиях: Энергетика химических реакций, Энергетика химических реакций, Энергетика химических реакций.

При термохимических расчётах важными являются Энергетика химических реакций (Энергетика химических реакций) – это тепловой эффект реакций образования вещества из простых веществ. По величинам и знакам энтальпии можно судить об устойчивости соединения относительно его распада на простые вещества.

Если Энергетика химических реакций, то соединение более устойчиво, чем простые вещества, из которых оно образовано. Стандартный тепловой эффект химической реакции равен сумме стандартных энтальпий образования продуктов реакций за вычетом суммы стандартных энтальпий образования реагентов с учётом стехиометрических коэффициентов: Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций=[Дж/моль]

Энергетика химических реакций – эндотермический процесс, Энергетика химических реакций – экзотермический процесс

Энергетика химических реакций – для простых веществ

С термохимическими уравнениями можно проводить любые математические действия.


Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций – по закону Гесса

Тепловой эффект изменяется с изменением температуры в соответствии с законом Кирхгофа: Энергетика химических реакций,

где Энергетика химических реакций – разность между ∑ теплоёмкостей продуктов реакций за вычетом реагентов.

Теплоёмкость Энергетика химических реакций, которая необходима для нагревания определённого количества вещества на 1К, если относится к 1 молю – молярная, к 1 кг – удельная.

при Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций при Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций

Реакцию, идущую саму по себе (без помощи извне) называют самопроизвольной.

Некоторые самопроизвольные реакции являются эндотермическими.

Энергетика химических реакцийЭнергетика химических реакцийЭнергетика химических реакцийЭнергетика химических реакцийЭнергетика химических реакций Ne Ar

Два газа разделены перегородкой, если ее убрать начнется самопроизвольный процесс взаимодиффузии. Система, состоящая из различных молекул, в разных сосудах более упорядочена, чем смесь разных молекул в одном сосуде, т.е. все самопроизвольные изменения заключаются в переходе из упорядоченного состояния частиц в менее упорядоченное. Степень беспорядка или неупорядоченность в системе характеризуется состоянием системы называемом энтропией.

Энтропия – функция меры беспорядка Энергетика химических реакций, она связана с термодинамической вероятностью реализации данного состояния вещества:


Энергетика химических реакций, где


Энергетика химических реакций – постоянная Больцмана,

Энергетика химических реакций – термодинамическая вероятность, т.е. число возможных микросостояний, соответствующих данному макросостоянию вещества.

Энергетика химических реакций – стандартная энтропия, Энергетика химических реакций – её изменение.

В изолированных системах изменение энтропии служит критерием определяющим направление процесса.

2-ое начало термодинамики: В изолированных системах самопроизвольно протекают те процессы и реакции, в ходе которых энтропия Энергетика химических реакций возрастает.

Процессы, для которых Энергетика химических реакций – расширение газов, фазовые превращения (их же в газ), процессы растворения, плавление, кипение, диссоциация соединений, нагревание.

Процессы, для которых Энергетика химических реакций – сжатие газов, конденсация, кристаллизация, охлаждение.

Если в ходе реакции объём возрастает, то Энергетика химических реакций.

Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций возрастает Энергетика химических реакций

В ряде однотипных соединений Энергетика химических реакций возрастает по мере усложнения атомов, входящих в состав соединений: Энергетика химических реакций; по мере усложнения состава молекулы: Энергетика химических реакций.

Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций, т.е. усложняется состав

В отличие от энтальпии Энергетика химических реакций и внутренней энергии Энергетика химических реакций для чистых веществ можно определить абсолютное значение энтропии Энергетика химических реакций.

Энтропия, определяемая в стандартных условиях (Энергетика химических реакций, Энергетика химических реакций) называется стандартной Энергетика химических реакций.

Энергетика химических реакций – для простых веществ.

Изменение энтропии Энергетика химических реакций в ходе химической реакции определяется как Энергетика химических реакций продуктов реакции за вычетом Энергетика химических реакций исходных реагентов с учётом стехиометрических коэффициентов: Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций.

Изменение энтропии Энергетика химических реакций в ходе реакции образования соединений из простых веществ называют энтропией образования Энергетика химических реакций.


Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций


Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций Энергетика химических реакций


Только для изолированной системы, у которой нет обмена энергией с окружающей средой, энтропия является единственным фактором, определяющим возможность протекания процессов. На практике обычно системы закрытые, в которых изменяется внутренняя энергия и совершается работа против внешних сил. Для таких систем критерием направления протекания процесса является не только стремление системы перейти в состояние с наибольшей термодинамической вероятностью, но и стремление системы перейти в состояние с наименьшей энергией, т.е. выделить теплоту в окружающую среду. Стремление среды к увеличению энтропии называется энтропийным фактором. Стремление системы получить внутреннюю энергию называется энтальпийным фактором.

Суммарный эффект этих двух противоположно действующих факторов в условиях при Энергетика химических реакций находит отражение в изменении энергии Гиббса Энергетика химических реакций (изобарно-изотермический потенциал): Энергетика химических реакций и в условиях Энергетика химических реакций находит отражение в изменении энергии Гельмгольца Энергетика химических реакций (изохорно-изотермический потенциал): Энергетика химических реакций.

Поскольку Энергетика химических реакций, то Энергетика химических реакций.

Энергетика химических реакций и Энергетика химических реакций являются функциями состояния системы.

Энергетика химических реакцийЭнергетика
    <div class=

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.
Подробнее

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: