Bài giảng Hóa đại cương: Chương 7 - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

42
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương 7 - Thế đẳng áp và chiều của các quá trình hóa học. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Entropi, với hệ cô lập, định luật Nernst (nguyên lý 3 của nhiệt động học), sự thay đổi Entropi với một số quá trình, thế đẳng áp và chiều của quá trình hóa học. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa đại cương: Chương 7 - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

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: S0298, 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 S Q/T CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
VÔÙI HEÄ COÂ LAÄP • Quaù trình TN S=0 • Quaù trình baát TN S>0 – Nghóa laø entropi taêng. • Trong heä coâ laäp, nhöõng quaù trình töï xaûy ra laø nhöõng quaù trình coù keøm theo söï taêng S. • Ñôn vò entropi: cal(J)/mol.K CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
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
• Phaân töû caøng phöùc taïp, S caøng lôùn. – Ví duï: S0O = 38.47 , S0O2 = 49.0, S0O3 = 57.08 (cal/mol.K) • Chaát caøng raén S caøng nhoû – Ví duï ôû 500K : SBi = 17, SW =11.1, Skimcöông=2 (cal/mol.K) • Nhieät ñoä taêng thì S taêng, nhöng p taêng thì S giaûm. DS = SC - Sñ = Rln CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
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 S>0 , coøn khi S
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) ÔÛ 298K ta coù S0p.ö = 2S0CO – (S0C + S0CO2) = 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. S = Q/T = 1436.3/273.16 = 5.2583 cal/molK CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Söï phuï thuoäc cuûa S vaøo nhieät ñoä Q U V= const S V T T P = const QP H S T T T2 Ta coù S C P d ln T S2 S1 T1 T2 T2 ST ST C P d ln T ST ST C P d ln T 2 1 2 1 T1 T1 T2 Vôùi khoaûng nhieät ñoä nhoû C P const S C P ln T1 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. F = U – TS F= U–T S CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
Tính G • G = GC – GÑ (tæ leä thuaän vôùi löôïng chaát phaûn öùng). aA + bB = cC + dD G0A G0B G0C G0D G0p.ö = c G0C + d G0D – (a G0A + b G0B) • Theá ñaúng aùp tieâu chuaån cuûa caùc ñôn chaát baèng 0. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Ví duï: Cho phaûn öùng N2 (k) + 3H2 (k) = 2NH3 (k) S 2S S 3S 0 0 0 0 298 NH 3 N 2 H 2 H H 0 0 298 2 NH 3 0 0 G G 0 0 298 2 tt NH 0 0 3 • ÔÛ khoaûng nhieät ñoä khoâng lôùn laém G H T S 0 0 0 T 298 298 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
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 • Phaûn öùng töï xaûy ra A’> 0 G< 0. • Phaûn öùng khoâng xaûy ra A’< 0 G> 0. CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Phaûn öùng töï xaûy ra G0 ( H>0, S
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
• Noùi theâm: khi bieát haèng soá caân baèng Kp ta tính (vôùi R = 1.987) G0 = -RTlnKp • Thöïc nghieäm – 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