Энтропия и ее изменение при химических реакциях

Мерой неупорядоченности частиц служит функция состояния энтропия(S). dS ≥ ( )/T - второй закон термодинамики, где где dS — приращение энтропии; — минимальная теплота, подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса. T* S ≥ U + P*V. Из последнего неравенства, энтропия является функцией внутренней энергии и объема. Если применить это выражение к изолированным системам (U=0;

V=0), то закон будет такой T*S ≥ 0. При Т>0, знак изменения энтропии является критерием направленности самопроизвольного процесса. Если S>0 S=S_max - процесс самопроизвольно протекает в прямом направлении, т.е. термодинамически возможен. Если S<0 S=S_min - процесс самопроизвольно протекает в обратном направлении, прямой процесс невозможен. Если S=0 S=S_max - процесс самопроизвольно протекает и в прямом и в обратном направлении, т.е. термодинамическое равновесие.

В отличии от других функций состояния, у энтальпии можно определить абсолютное значение.

S= k*lnW , где k=R/N_{a -} постоянная Больцмана. W – вероятность, которая показывает число микросостояний системы, при помощи которых может реализоваться определённое микросостояние. С возрастанием энтропии протекают следующие процессы: -плавление; -испарение; -расширение газов; -растворение; -реакции протекающие с увеличением числа моль. Обратные реакции протекают с уменьшением энтропии. Энтропия любого вещества возрастает с увеличением температуры, а у газов – еще и с увеличением давления.

S⁰₂₉₈ – стандартная энтропия при стандартных условиях ∆S⁰₂₉₈= Σ_N ∆S⁰₂₉₈f(продукты) - Σ_N ∆S⁰₂₉₈f(исходные вещества)

Энергия Гиббса. Критерии определения реакционной способности

В закрытых системах критерием направленности является энергия Гиббса и Гельмгольца ∆G или ∆F.

∆G=∆H – T*∆S; ∆F=∆U – T*∆S. Если ∆G>0, G→G_max; ∆F>0, F→F_max , то самопроизвольно может протекать только обратный процесс ( прямой процесс невозможен). Если ∆G<0, G→G_min; ∆F<0, F→F_min , то самопроизвольно может протекать только прямой процесс (обратный процесс невозможен). Если ∆G=0, G=G_max; ∆F=0, F=F_max , то система находится в термодинамическом равновесии. ∆G=∆H – T*∆S (зависит от энтальпийного и энропийного факторов) ∆Н<0, ∆S>0 - процесс возможен при любых значениях температур.

∆Н<0, ∆S<0, Т<∆Н/∆S – процесс возможен при низких температурах. ∆Н>0, ∆S>0, Т>∆Н/∆S – процесс возможен при высоких температурах. ∆Н>0, ∆S<0, ∆G>0 - процесс не возможен при любых значениях температур. ∆G=0, Т=∆Н/∆S Т – температура равновесного протекания реакции (начала реакции). Энергия Гиббса при стандартных условиях называется стандартной энергией Гиббса. ∆G⁰₂₉₈ = Σ_N ∆G⁰₂₉₈f(продукты) - Σ_N ∆G⁰₂₉₈f(исходные вещества).