Молекулярные кристаллические решетки.
Пространственное расположение частиц в кристалле. Ее изображают в виде пересекающихся прямых,соединяющих узлы кристаллической решетки – центры частиц,образующих решетку. В зависимости от характера химических связей в веществе, образующем кристалл,свойства будут разными. Вследствие теплового движения частицы в кристалле совершают колебательные движения относительно узлов решетки; амплитуда этих колебаний тем больше, чем выше температура. При плавлении, возгонке или при растворении кристаллическая решетка разрушается.
В зависимости от характера связей между частицами в кристаллической решетке различают молекулярные,атомные, ионные и металлические.
Атомные – кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы. Атомы соединены между собой прочными ковалентными связями.
Молекулярные – состоящие из молекул(полярных и неполярных). Молекулы соединены между собой слабыми межмолекулярными силами.
Ионная – обладают сравнительно высокой твердостью, они тугоплавки и малолетучи.
Металлическая – присуща веществам с металлической связью.
14 . II начало термодинамики. Энтропия и термодинамическая вероятность
Энтропия – характеризует ту часть полной энергии системы, которая не может быть использована для производства работы, представляет собой отработанную энергию.
Согласно второму началу термодинамики энтропия в замкнутой системе постоянно возрастает и в конечном итоге стремится к своему максимальному значению.
Более глубокое толкование понятия энтропии и было дано с позиций статистической физики – если каждое макроскопическое состояние газа может быть получено с определенной вероятностью, то вероятность может быть вычислена через вероятности микросостояний.
Термодинамической вероятностью W называют число микросостояний, которыми может быть осуществлено данное микроскопическое состояние. Свойства термодинамической вероятности похожи на свойства энтропии – обе максимальны в состоянии равновесия, а переход к равновесию связан с их ростом.
Энтропия является придаточной величиной и пропорциональна логарифму термодинамической вероятности: S = klnW – данное выражение определяет принцип Больцмана. Логарифм изменения вероятности совпадает с изменением энтропии. Бесконечное или огромное количество частиц делает невозможным механическое описание и требует описания статистического. Больцман показал, что так как в основе термодинамических процессов лежат обратимые кинетические процессы, то необратимость в термодинамике, измеряемая энтропией, не может быть абсолютной. Таким образом, необратимый процесс есть переход из менее вероятного состояния в более вероятное, а логарифм изменения вероятности состояния с точностью до постоянного множителя совпадает с изменением энтропии состояния.
Второй закон (Второе начало) термодинамики. В изолированных системах самопроизвольно протекают только процессы, не сопровождающиеся уменьшением энтропии (процессы, увеличивающие термодинамическую вероятность).
Математически это записывается так:dSad 0 (Здесь индекс ad означает адиабатический процесс).Равенство нулю возможно при обратимом проведении циклических процессов.
Следует подчеркнуть, что действие Второго Начала термодинамики строго ограничено ТОЛЬКО изолированными системами. А вот понятие энтропии, которое породило этот закон, применимо ко всем видам термодинамических систем и играет важную роль в понимании хода всех термодинамических процессов.
И вне рамок адиабатических процессов энтропия, по физическому смыслу представляющая хаос, если в системе ей не противостоит какая-то противодействующая причина, стремится к возрастанию
Вопрос № 15
Термохимия-раздел химии, изучающий тепловые эффекты различных процессов
Закон Гесса: тепловой эффект (или изменение энтальпии ) реакции зависит только от начального и конечного состояний реагирующих веществ и не зависит от промежуточных стадий реакции
Тепловой эффект реакции – количество выделенной или поглащенной теплоты при протекании реакции
Теплота образования (энтальпия) – тепловой эффект реакции образования одного моля вещества из простых веществ, устойчивых при стандартных условиях (р=101,3 кПа, Т=298 К)
Теплота сгорания - это теплота, которая выделяется при сгорании вещества в количестве 1 моль
Следствия из закона Гесса:
-Тепловой эффект прямой реакции равен по величине и противоположен по знаку тепловому эффекту обратной реакции (закон Лавуазье — Лапласа).
- Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот образования (ΔHf) продуктов реакции и исходных веществ, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
- Тепловой эффект химической реакции равен разности сумм теплот сгорания (ΔHc) исходных веществ и продуктов реакции, умноженных на стехиометрические коэффициенты (ν):
- Если начальное и конечное состояния химической реакции (реакций) совпадают, то ее (их) тепловой эффект равен нулю.
Применение закона Гесса к расчету тепловых эффектов: закон Гесса позволяет рассчитывать теплоты образования нестабильных соединений и тепловые эффекты реакции, которые нельзя осуществить экспериментально . Так,невозможно определить тепловой эффект реакции горения графита до оксида СО, так как при этом всегда образуется то или иное количество СО2. Однако тепловой эффект этой реакции может быть найден по экспериментально определенным теплотам сгорания графита до СО2 и сгорания СО до СО2:
С + О2 -> СО2, ∆Н= -393,5 кДж/моль
СО + SO2 ->CO2, ∆Н1=-283,0 кДж/моль
С + SO ->CO, ∆Н2=?
По закону ∆Н=∆Н1 + ∆Н2, откуда ∆Н2=∆Н - ∆Н1=-393,5 – (-283,0)=-110,5 кДж/моль
Вопрос №16
Термодинамические потенциалы(функции) - характеристическая функция в термодинамике, убыль которых в равновесных процессах, протекающих при постоянстве значений соответствующих независимых параметров, равна полезной внешней работе.
Энергия Гиббса (изобарно-изотермический потенциал)-свободная энергия системы при постоянном давлении и температуре ,обозначают буквой G
Энергия Гельмгольца (или просто свобо́дная эне́ргия) — термодинамический потенциал, убыль которого в квазистатическомизотермическом процессе равна работе, совершённой системой над внешними телами.
Второй закон термодинамики дает критерий направленности самопроизвольных необратимых процессов. Всякое изменение состояния системы описывается соответствующим изменением особой функции состояния - энтропии S, которая определяется суммарной величиной поглощенных системой приведенных теплот Q / T :
Знак неравенства относится к неравновесным процессам. В изолированных системах dQ = 0 и, следовательно,
dS $ 0.
В этом и состоит эволюционный критерий направленности необратимых изменений в изолированных системах, которые всегда идут с увеличением энтропии до ее максимальных значений при окончании процесса и установлении термодинамического равновесия. Увеличение энтропии означает падение степени упорядоченности и организованности в системе, ее хаотизацию.
Вопрос №17.
Скоростью химической реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объема системы.
Количество вещества выражают в МОЛЯХ, а объем в ЛИТРАХ. В этом случае мы получаем удобную для работы величину - КОНЦЕНТРАЦИЮ вещества в моль/л, которая ИЗМЕНЯЕТСЯ в ходе реакции.
Таким образом, скоростью реакции называют изменение концентрации какого-нибудь вещества, участвующего в реакции, за единицу времени (например, за секунду или за минуту). Отсюда другое определение скорости реакции: