Термохимия реакцияның жылу эффектісін зерттейтін физикалық химияның саласы
жүктеу/скачать 136,16 Kb.
|
| Энтальпия (Н) – ол жүйе тұрақты қысымда ие болатын және сандық жағынан ішкі энергия U мен потенциалдық энергия pV қосындысына тең энергия:
Н = U + pV p – қысым, V– жүйенің көлемі. Реакция жүру үшін сіңірілетін немесе реакция нәтижесінде бөлінетін жылу реакцияның жылу эффектісі деп аталады. Егер жылу эффектісі тұрақты көлемде байқалса, оны изохорлық жылу эффектісі (Qv), ал егер жылу эффектісі тұрақты қысымда байқалса, онда оны изобарлық жылу эффектісі (Qр) деп атайды. 4. Термохимия заңдары. Әртүрлі процестердің жылу эффектілері. Энтальпия түрлері Реакцияның жылу эффектісін зерттейтін физикалық химияның саласын термохимия деп атайды. Термохимия еру процесі кезіндегі де жылу эффектілерін қарастырады. Гесс ашқан заң соның атымен аталып, термохимияның негізгі заңы болып табылады. Ол заң бойынша егер бастапқы берілген заттардан әр түрлі жолдармен белгілі бір өнімдер алатын болса, онда осы өнімдердің алу жолдарына байланыссыз барлық жолдардың жылу эффектілері бірдей болады. Басқаша айтқанда, химиялық реакцияның жылу эффектісі бастапқы заттар мен реакция өнімдерінің түрлері мен күйіне байланыста болады да, ол реакцияның жүру жолына тәуелсіз болады. Түзілу (құралу) жылуы дегеніміз - жай заттардан берілген жағдайда тұрақты химиялық қосылыс түзілгенде болатын жылу эффектісі. Бейтараптану жылуы деп бір грам-эквивалент қышқыл мен бір грам-эквивалент негіз әрекеттескендегі бөлінген жылуды айтады. Еру жылуы деп 1 моль зат ерігендегі байқалатын (шығатын немесе сіңірілетін) жылу эффектісін айтады. Жану жылуы деп берілген қосылыстың оттекпен тотығып, қосылыстағы элементтердің жоғары оксидтерін түзетін реакцияның жылу эффектісін, ал жанатын зат органикалық зат болса, оның толық жанғандағы көміртек (IV) оксидіне дейін тотығып, су және т.б. соларға сәйкес өнімдер түзілгендегі жылу эффектісін айтады. Энталтпия түрлері👍🏼 5. Термодинамиканың екінші бастамасы. Термодинамикалық мағынадағы қайтымды және қайтымсыз процестер. Процестің ең жоғарғы пайдалы жұмысы. Термодинамиканың 2-ші заңы және оның математикалық өрнегі. Термодинамиканың екінші заңы энтропияның өсу заңы ретінде мәлім. Ол әр түрлі энергиялардың жылуға толық айналуын, ал жылудың жұмысқа толық айналмайтынын көрсетеді. ΔS=Q/T Қайтымды термодинамикалық процесс деп жүйенің алғашқы күйіне қоршаған ортаға ешқандай өзгерістер қалдырмай оралуы айтылады. Қайтымды процестерге тек тепе – теңдік процестер ғана жатады. Қайтымсыз процестердің барысында жүйе тепе-теңдік күйге ұмтылып, бұл күйге жеткенде процесс тоқтайды. Қайталанбайтын процестің айқын мысалы ретіне газдың бос кеңістікте (вакуумда) ұлғаюын айтуға болады. Мұндай жағдайда газ ұлғаю барысында жұмыс істемейді (сыртқы денелер жоқ). Бұл мысалда кез келген қайталанбайтын процесс бір бағытта өз еркімен жүреді де, ал оны (газды) бастапқы күйіне қайта алып келу үшін белгілі бір жұмыс атқаруға тура келеді де (мысалы, газды сығу), бұл қоршаған денелердегі белгілі өзгерістердің өтуіне әкеп соғады. 6. Термодинамиканың ушінші бастамасы.Абсолютті энтропия. Қалыпты энтропия.Энтропияның өзгерісі. Термодинамиканың үшінші заңы Нернстің жылулық постулаты ретінде белгілі. Ол дене температурасының абсолюттік нөлге жетпейтіндігін көрсетеді. Термодинамиканың үшінші заңын энтропияның абсолюттік мәнін есептеуге қолданады. Ол үшін берілген заттың температурасының өте аз мәніне сәйкес келетін жылусыйымдылығын және фазалық ауысулардың жылуларын білу керек. Сонда О°К температурасындағы жылусыйымдылықтың мәнін экстрополяциялау арқылы таба аламыз. Абсолютті стандартты энтропия мәні әрқашан оң мәнге ие болады. Өйткені мінсіз түрде реттелген қатты денеден стандартты жағдайдағы затқа ауысу әрдайым ретсіздіктің, сәйкесінше энтропияның артуымен байланысты. Энтропияның абсолютты шамасын, кейбір тұрақты дәлдікпен есептеуге болады. Себебі, оның абсолютты шамасына емес, энтропиялық өзгеруіне жиі көңіл аударады, оның бастапқы есептелуін шартты түрде таңдайды (әрекеттегі қалыпты физикалық күй, ал су үшін, үш қатты нүкте күйі). Энтропия бірлігі - Дж/(кгК). Химиялық реакцияны зерттеу кезінде тұрақтыны білу үшін, энтропияның абсолютты шамасының бастапқысын есептеуі үшін өте үлкен практикалық мәні бар. Нернстің ашқан принципінің атауындағы, Нернстің жылулық теоремасымен көрсетілген тұрақтылығын таңдауды іске асыруға болады. Теореманың тұжырымдауына байланысты, қандай да болмасын жүйенің энтропиясы кезіндегі абсолютты нольде, әр уақытта нөлге тең жағдайында қабылдануы мүмкін. 7. Фазалық тепе-теңдіктер термодинамикасы. Негізгі түсініктер. Біртекті және әртекті жүйелер. Фаза. Құрамдас заттар. Компонент. Фазалық өзгерістер және тепе-теңдіктер, булану, сублимация, балқу, кристалдық және аллотропиялық модификация өзгерістер. Термодинамикалық жүйеге енетін заттар əртүрлі агрегаттық күйде болады: газ, сұйық жəне қатты – яғни бір немесе бірнеше фаза түзеді. Бірнеше фазадан тұратын жүйені гетерогенді, ал мұндай жүйеде орнайтын тепе-теңдікті гетерогенді немесе фазалық тепе- теңдік деп атайды. Мұндай фазалық тепе-теңдікте (ауысуда) компоненттер арасындағы химиялық əрекеттесу жүрмеуі қажет. Фаза деп бөлу беті арқылы басқа бөліктерден бөлінген жүйенің бір бөлімін айтады. Фазаның кез-келген нүктесінде физикалық, химиялық қасиеттері бірдей болады. Жүйені құрайтын заттар құрамдасдастар (компоненттер)деп аталады. Жүйеден бөлек өзінше де өмір сүре алатын химиялық жеке заттар тәуелсіз құрамдасдастар деп аталады. ың бір фазадан екінші фазаға өтуі фазалық түрлену, фазалық ауысу деп аталады. Тепе-теңдік жүйені құрайтын барлық фазалардың түзілуіне қажетті құрамдас бөліктердің ең аз саны- тәуелсіз құрамдастар саны (К) деп аталады. Фазалық ауысудағы заттың агрегаттық күйінің өзгеруінен мынандай процестерді білеміз: Булану, конденсация, кристаллизация, сублимация және т.б. Термодинамикалық тепе-теңдік шарты бойынша фаза түсінігі агрегаттық күйде адекваттық түсінік деп қолданылмайды. Сондықтан да заттың бір агрегаттық күйден басқа агрегаттық күйге ауысуымен салыстырғанда фазалық ауысулар кең көлемде көрінеді. Фазалық ауысуларға заттың бір аллотропиялық түрден екінші түрге өтуі жатады / графит, алмаз /. Осы жағдайда әр түрлі фазаға әр түрлі модификация сәйкес келеді. Мысалы, қатты денеде бірнеше фаза болуы мүмкін. Бұл кристалдық модификация. Әрбір модификация анықталған интервалда параметрлердің /қысым, температура және т.б./ өзгеруі тұрақты. Кристалдық модификацияның әр түрлі физикалық қасиеттері бар. Мысалы, көміртегі кристалл, графит және алмаз түрінде кездеседі. 8. Компонент саны және еркіндік дәреже саны. Гиббстің фазалар ережесі. Термодинамикалық жүйенің барлық фазаларын түзуге және кез–келген фазасының құрамын математикалық өрнектеуге қажетті жеке химиялық заттың ең аз санын компонент саны дейміз. •Компонент саны бойынша жүйені бір компоненті, екі компоненті және тағы әрі қарай бөледі. •Жүйе күйі еркіндік дәреже санымен сипаталады. •Жүйедегі тепе–теңдікті, яғни, фазалар санын бұзбай өзгертуге болатын термодинамикалық параметрлер санын еркіндік дәреже саны дейді. Оны с әрпімен белгідейді. Еркіндік дәреже саны бойынша жүйені инвариантты немесе вариантсыз (с=0), моновариантты (с=1), бивариантты (с=2). Термодинамикалық жүйенің барлық фазаларын түзуге және кез–келген фазасының құрамын математикалық өрнектеуге қажетті жеке химиялық заттың ең аз санын компонент саны дейміз. •Компонент саны бойынша жүйені бір компоненті, екі компоненті және тағы әрі қарай бөледі. •Жүйе күйі еркіндік дәреже санымен сипаталады. •Жүйедегі тепе–теңдікті, яғни, фазалар санын бұзбай өзгертуге болатын термодинамикалық параметрлер санын еркіндік дәреже саны дейді. Оны с әрпімен белгідейді. Еркіндік дәреже саны бойынша жүйені инвариантты немесе вариантсыз (с=0), моновариантты (с=1), бивариантты (с=2). Термодинамикалық жүйенің барлық фазаларын түзуге және кез–келген фазасының құрамын математикалық өрнектеуге қажетті жеке химиялық заттың ең аз санын компонент саны дейміз. •Компонент саны бойынша жүйені бір компоненті, екі компоненті және тағы әрі қарай бөледі. •Жүйе күйі еркіндік дәреже санымен сипаталады. •Жүйедегі тепе–теңдікті, яғни, фазалар санын бұзбай өзгертуге болатын термодинамикалық параметрлер санын еркіндік дәреже саны дейді. Оны с әрпімен белгідейді. Еркіндік дәреже саны бойынша жүйені инвариантты немесе вариантсыз (с=0), моновариантты (с=1), бивариантты (с=2). Термодинамикалық жүйенің барлық фазаларын түзуге және кез–келген фазасының құрамын математикалық өрнектеуге қажетті жеке химиялық заттың ең аз санын компонент саны дейміз. •Компонент саны бойынша жүйені бір компоненті, екі компоненті және тағы әрі қарай бөледі. •Жүйе күйі еркіндік дәреже санымен сипаталады. •Жүйедегі тепе–теңдікті, яғни, фазалар санын бұзбай өзгертуге болатын термодинамикалық параметрлер санын еркіндік дәреже саны дейді. Оны с әрпімен белгідейді. Еркіндік дәреже саны бойынша жүйені инвариантты немесе вариантсыз (с=0), моновариантты (с=1), бивариантты (с=2). Жүйенің фазалық күйі фазалар санымен (ф), тәуелсіз компонент санымен (к), еркіндік дәреже санымен (с) және жүйеге әсер етуші сыртқы факторлар санымен (n) сипатталады. Тепе–теңдіктегі жүйенің осы сипаттамаларының арасындағы байланыс Гиббстің фазалар ережесімен анықталады: • с = к – ф + n ( 1 ) •Тепе–теңдік күйдегі жүйеге сыртқы факторлардан температура мен қысым әсер етсе, еркіндік дәреже саны компоненттер санынан фазалар санын алып, оған екіні қосқанға тең болады: • с = к – ф + 2 ( 2 ) •Егер сыртқы факторлардан жүйеге тек температура әсер етсе, ал қысым тұрақты (немесе керісінше), онда фазалар ережесі келесідей болады: • с = к – ф + 1 9. Бір компонентті жүйелер. Клапейрон-Клаузнус теңдеулері. Клаузиус-Клапейрон теңдеуі бір компонентті жүйенің фазалық күйіне қысым мен температураның әсерін көрсетеді: мұндағы – фазалық ауысу жылуы; жүктеу/скачать 136,16 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|