CHÖÔNG 7
THEÁ ÑAÚNG AÙP VAØ CHIEÀU CUÛA CAÙC QUAÙ TRÌNH HOÙA HOÏC
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
ENTROPI
• Döïa vaøo nguyeân lyù 2, nghieân cöùu söï lieân heä giöõa löôïng nhieät maø heä thu vaøo vôùi coâng maø heä thöïc hieän khi chuyeån töø nhieät ñoä cao ñeán nhieät ñoä thaáp, ngöôøi ta ñöa ra khaùi nieäm entropi, S.
• YÙ nghóa vaät lyù:
– Entropi laø thöôùc ño ñoä hoãn loaïn traïng thaùi cuûa heä. – Entropi laø thöôùc ño xaùc suaát cuûa traïng thaùi ñaõ cho cuûa
heä.
– Entropi tieâu chuaån: S0
298, xaùc ñònh ôû 250C,1atm, vôùi khí ñöôïc xem laø lyù töôûng, vôùi dung dòch thì noàng ñoä baèng moät ñôn vò.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• Entropi cuõng nhö U, H, laø haøm traïng thaùi cuûa heä. Trong quaù trình maø heä thöïc hieän, löôïng nhieät thoaùt ra hay thu vaøo duøng ñeå laøm bieán thieân entropi.
S = S2 – S1 = SC – SÑ
Neáu quaù trình TN : S = QTN/T Neáu quaù trình baát TN : S = QBTN/T
Toång quaùt
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
S Q/T
VÔÙI HEÄ COÂ LAÄP S = 0
– Nghóa laø entropi taêng.
• Quaù trình TN • Quaù trình baát TN S > 0
• Trong heä coâ laäp, nhöõng quaù trình töï xaûy ra laø nhöõng quaù trình coù keøm theo söï taêng S.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• Ñôn vò entropi: cal(J)/mol.K
ÑÒNH LUAÄT NERNST (Nguyeân lyù 3 cuûa nhieät ñoäng hoïc)
• Entropi cuûa taát caû caùc tinh theå tinh khieát ôû
0K ñeàu baèng 0.
– Vôùi caùc chaát khaùc, nguyeân lyù phaùt bieåu nhö sau: • Khi moät heä tieán ñeán 0K, taát caû caùc quaù trình döøng laïi vaø entropy cuûa heä ñaït ñeán cöïc tieåu, tieán ñeán 0.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
– Ví duï: S0O = 38.47 , S0O2 = 49.0, S0O3 = 57.08 (cal/mol.K)
• Phaân töû caøng phöùc taïp, S caøng lôùn.
– Ví duï ôû 500K :
SBi = 17, SW =11.1, Skimcöông=2 (cal/mol.K)
• Chaát caøng raén S caøng nhoû
• Nhieät ñoä taêng thì S taêng, nhöng p taêng thì S
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
giaûm.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
SÖÏ THAY ÑOÅI ENTROPI VÔÙI MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH
Vôùi caùc phaûn öùng hoùa hoïc
• Vôùi caùc phaûn öùng hoùa hoïc maø V>0
V<0.
S>0 , coøn khi S<0 • Tính söï thay ñoåi entropi
S = SC – SÑ = Ssaûn phaåm - Staùc chaát
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
(Nhaân vôùi heä soá tæ löôïng)
aA + bB = pC + qD
SA
SB
SC
SD
Sp.ö = cSC + dSD – (aSA + bSB)
• Ví duï: Vôùi phaûn öùng
C (gr) + CO2 (k) = 2CO (k)
S0
ÔÛ 298K ta coù p.ö = 2S0
CO – (S0
C + S0
CO2) = 2x47.22 –(1.37 + 51.06)= 42.01 cal/mol.K
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
Vôùi quaù trình chuyeån pha, hoøa tan
Vôùi quaù trình TN ñaúng nhieät S = Q/T
Ví duï: Vôùi nöôùc ñaù, Qnc ôû O0C laø 1436.3
cal/mol.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
S = Q/T = 1436.3/273.16 = 5.2583 cal/molK
Söï phuï thuoäc cuûa S vaøo nhieät ñoä
V= const
P = const
Ta coù
Vôùi khoaûng nhieät ñoä nhoû
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
THEÁ ÑAÚNG AÙP VAØ CHIEÀU CUÛA QUAÙ TRÌNH HOÙA HOÏC
Theá ñaúng aùp • Xeùt quaù trình t,p=const, ngöôøi ta ñöa ra moät ñaïi löôïng phoái hôïp giöõa H vaø S, goïi laø naêng löôïng töï do Gibbs, hay theá ñaúng aùp ñaúng nhieät, goïi ngaén goïn laø theá ñaúng aùp.
G = H – TS
• G laø haøm traïng thaùi , ñôn vò truøng vôùi H
(kcal(kJ)/mol).
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• Ñoä thay ñoåi G (trong ñieàu kieän t, p = const)
ñöôïc xaùc ñònh:
G = H – T S
Ñaây laø phuông trình cô baûn cuûa nhieät ñoäng hoùa hoïc (baûng G0 trong SGK).
• Coøn coù theá ñaúng tích ñaúng nhieät (V,T =
const) hay naêng löôïng töï do Helmholtz.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
F = U – TS F = U – T S
Tính G
• G = GC – GÑ (tæ leä thuaän vôùi löôïng chaát
phaûn öùng).
G0
aA + bB = cC + dD B G0 C
G0 A
G0 D
G0
p.ö = c G0
C + d G0
D – (a G0
A + b G0
B)
• Theá ñaúng aùp tieâu chuaån cuûa caùc ñôn chaát
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
baèng 0.
• Ví duï: Cho phaûn öùng
N2 (k) + 3H2 (k) = 2NH3 (k)
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• ÔÛ khoaûng nhieät ñoä khoâng lôùn laém
CHIEÀU DIEÃN BIEÁN CUÛA PHAÛN ÖÙNG THEO G
• Theo nguyeân lyù 1 vaø 2, ngöôøi ta chöùng minh
ñöôïc A’ - G. – A’: Coâng coù ích ñaúng nhieät. • Quaù trình TN A’max = - G
G< 0.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• Phaûn öùng töï xaûy ra A’> 0 • Phaûn öùng khoâng xaûy ra A’< 0 G> 0.
• Phaûn öùng töï xaûy ra G<0 ( H<0, S>0). • Phaûn öùng khoâng töï xaûy ra G>0 ( H>0,
S<0).
• ÔÛ ñieàu kieän caân baèng G=0.
• Khi T caøng lôùn thì S caøng aûnh höôûng ñeán
chieàu quaù trình.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• Khi T nhoû thì H quyeát ñònh chieàu quaù trình. • Neáu T trung bình phaûi xeùt G = H – T S
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• Noùi theâm: khi bieát haèng soá caân baèng Kp ta
tính (vôùi R = 1.987) G0 = -RTlnKp
– G< -10 kcal/mol (hay -40 kJ/mol) phaûn öùng xaûy
ra theo 1 chieàu thuaän.
– G> +10 kcal/mol (hay +40 kJ/mol) phaûn öùng
xaûy ra theo 1 chieàu nghòch.
– -10 kcal/mol < G< +10 kcal/mol : Phaûn öùng TN,
caøng gaàn 0 caøng tieán ñeán caân baèng.
CuuDuongThanCong.com
https://fb.com/tailieudientucntt
• Thöïc nghieäm
