Nhiệt động học:
Entropy, Năng lượng tự do, và
Hướng Phản ứng Hóa học
Khoa Khoa học và Công nghệ Vật liệu
1
Các quá trình hóa học xảy ra theo chiều hoàn toàn xác định:
1. Chiều tự diễn ra của các quá trình
hóa học
2
Nhiệt tự truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơnQuá trình gỉ sét kim loại khi để lâu ngoài trời
→ Các quá trình ngược lại thì không tự xảy ra được
➢Thông thường hệ có mức năng lượng thấp nhất sẽ ở trạng
thái bền nhất -> các quá trình có xu hướng xảy ra theo chiều
tỏa nhiệt là giảm nội năng của hệ (tức là làm cho hệ chuyển từ
trạng thái có năng lượng cao xuống trạng thái có năng lượng
thấp) bền vững hơn.
➢Tuy nhiên trong rất nhiều trường hợp các phản ứng hóa học
xảy ra đi kèm theo sự thu nhiệt từ môi trường ngoài
3
1. Chiều tự diễn ra của các quá trình
hóa học
Ví dụ: phản ứng khí hóa than cốc
C(than đá) + H2O(k) → CO(k) + H2(k) ∆𝑟𝐻 = +31,4 𝑘𝑐𝑎𝑙
Trong trường hợp này nhiệt tạo thành sản phẩm (CO(k) + H2(k))
lớn hơn nhiệt tạo thành nguyên liệu đầu (C(than đá) + H2O(k)) nghĩa
là nội năng của hệ sau phản ứng cao hơn nội năng của hệ trước
phản ứng, thế nhưng phản ứng vẫn diễn ra.
4
1. Chiều tự diễn ra của các quá trình
hóa học
•Đa số phản ứng tự xảy ra có ∆𝐻 < 0; tuy nhiên có nhiều quá trình
với ∆𝐻 > 0 vẫn tự xảy ra
Dấu của ∆𝑯 KHÔNG dự đoán quá trình tự xảy ra.
Ví dụ: một số quá trình tự xảy ra ở nhiệt độ phòng
H2O(r) → H2O(l) ∆𝐻𝑜=+6,02 𝑘𝐽
H2O(l) → H2O(k) ∆𝐻𝑜=+44,0 𝑘𝐽
N2O5(r) → NO2(k) + ½ O2 (k) ∆𝐻𝑜=+109,5 𝑘𝐽
5
1. Chiều tự diễn ra của các quá trình
hóa học