Bài giảng Hóa học đại cương: Thể đẳng áp - Chiều của các quá trình hóa học - TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh

Tài liệu này giới thiệu các khái niệm cơ bản về nhiệt động hóa học, tập trung vào chiều diễn ra của các quá trình hóa học. Nó định nghĩa quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch, đồng thời giới thiệu khái niệm entropy như một thước đo độ hỗn độn.

Sinh viên và nghiên cứu sinh trong các ngành hóa học, kỹ thuật hóa học và các lĩnh vực liên quan cần nắm vững các nguyên lý nhiệt động hóa học, đặc biệt là về tính tự phát và chiều diễn ra của phản ứng.

Tài liệu này đi sâu vào các nguyên lý chi phối chiều diễn ra của các quá trình hóa học, bắt đầu bằng việc phân biệt giữa phản ứng thuận nghịch và bất thuận nghịch. Nó giải thích Nguyên lý II Nhiệt động học, nhấn mạnh rằng sự truyền nhiệt là một quá trình bất thuận nghịch và các quá trình tự phát trong hệ cô lập luôn dẫn đến sự tăng entropy. Entropy được định nghĩa chi tiết là thước đo độ hỗn độn của hệ, một hàm trạng thái có tính dung độ, và là tiêu chuẩn quan trọng để dự đoán chiều biến đổi, đặc biệt trong các hệ cô lập nơi các quá trình có xu hướng tăng entropy và độ hỗn độn. Tài liệu sau đó giới thiệu Nguyên lý III Nhiệt động học, khẳng định entropy của một tinh thể hoàn hảo ở không độ tuyệt đối bằng không, cho phép xác định giá trị entropy tuyệt đối. Một phần đáng kể được dành để tính toán độ biến thiên entropy trong các quá trình khác nhau (đẳng áp, đẳng tích, dãn nở đẳng nhiệt) và các phản ứng, kèm theo các ví dụ thực tế. Đặc biệt quan trọng, tài liệu giới thiệu Năng lượng tự do Gibbs (G) như là thế đẳng nhiệt đẳng áp, kết hợp các yếu tố enthalpy và entropy. Nó thiết lập Năng lượng tự do Gibbs là tiêu chuẩn chính để xác định tính tự phát và chiều diễn ra của các phản ứng hóa học ở nhiệt độ và áp suất không đổi: ΔG < 0 cho phản ứng tự phát, ΔG > 0 cho phản ứng không tự phát, và ΔG = 0 tại trạng thái cân bằng. Tài liệu cung cấp các phương pháp chi tiết để tính toán ΔG, cả từ thế đẳng áp tạo thành chuẩn và từ độ biến thiên enthalpy và entropy, minh họa bằng nhiều ví dụ. Cuối cùng, nó đưa ra các hướng dẫn thực tế để diễn giải giá trị ΔG nhằm đánh giá khả năng xảy ra và tính thuận nghịch của phản ứng trong thực tế.