1 Бөлім. Физикалық химия Химиялық термодинамика және кинетика
жүктеу/скачать 16,79 Kb.
|
1 2
Байланысты:физхим
|
1 Бөлім. Физикалық химия Химиялық термодинамика және кинетика Химиялық термодинамика – термодинамиканың заңдарын химиялық процестерге қолданады, химиялық реакциялар кезінде байқалатын энергияның бір түрден басқа түрге айналуын, реакциялардың бағытын және реакциялардың өздігінен жүру мүмкіндігін анықтайды. Химиялық термодинамиканың зерттеу объектісі термодинамикалық жүйе болып табылады. Термодинамикалық жүйе деп айналадағы ортадан ойша бөлінген дене немесе өзара әсерлескен денелердің жиынтығын айтады. Жүйе айналадағы ортадан белгілі бір нақты беткі бөлігімен бөлінеді және жүйедегі молекулалар саны көп болады, себебі термодинамика молекулалар саны аз жүйелерді зерттемейді. Жүйе айналадағы ортамен әрекеттесуіне байланысты үш түрге бөлінеді: қоршаған ортамен затпен де, энергиямен де алмасатын жүйе – ашық, зат алмасудан басқа байланыста болатын жүйе – тұйық(жабық), ортамен затпен де, энергиямен де алмаспайтын жүйе – оқшауланған (изоляцияланған) деп аталады. Жүйені сипаттайтын барлық физикалық және химиялық күйлердің жиынтығы (көлем, масса, қысым, температура, химиялық құрам және т.б.) жүйенің күйі деп аталады. Кейбір жүйенің күйлері тәуелсіз айнымалылар ретінде алынса, оларды жүйе күйінің параметрлері деп атайды (мысалы: қысым, көлем, температура). Жүйе күйінің параметрлерін экстенсивті және интенсивті деп екі топқа бөледі. Экстенсивті параметрлер (көлем, масса) жүйедегі заттың мөлшеріне пропорционал, ал интенсивті параметрлер (температура, қысым, тұтқырлық) жүйедегі заттардың мөлшеріне байланысты емес болады. Жүйе күйінің қандай болса да параметрлерінің өзгеруін процесс (үрдіс) деп атайды. Әр термодинамикалық жүйедегі өтетін процесті сипаттау үшін келесі термодинамикалық фунциялар қолданады: U – ішкі энергия, H – энтальпия, S – энтропия және G – изобаралық-изотермиялық потенциал. Бұл шамалардың абсолюттік мәндерін анықтау өте қиын, сондықтан олардың өзгерісін () есептейді. Реакциялардың жылу эффектілерін зерттейтін химияның саласы термохимия деп аталады. Химиялық реакцияларда жылу бөлінуі немесе сіңірілуі мүмкін. Жылу бөліне жүретін реакциялар экзотермиялық, ал жылу сіңіре жүретін реакциялар эндотермиялық деп аталады. Реакция теңдуінде бөлінген немесе сіңірілген жылу эффектісі көрсетілген теңдеулерді термохимиялық деп аталады. Термохимияның негізгі заңы – Гесс заңының (1840 ж.) салдары бойынша стандартты жағдайда химиялық реакцияның жылу эффектісін Q анықтауға болады. Реакцияның жылу эффектісі өнімдердің түзілу жылуларының қосындысы мен бастапқы заттардың түзілу жылуларының қосындысының айырмасына тең болады: Нх.р. = Нөнім – Нбаст.зат (1) Энтальпияның (Н, кДж/моль-1) өзгеруі теріс таңбамен алғанда химиялық реакцияның жылу эффектісіне тең болады: Нх.р. = Q Жүйенің мүмкіндік күйлерін сипаттайтын шама – энтропия (S, Дж/моль*K) деп аталады. Химиялық реакция жүру кезінде энтропияның өзгеруі реакцияның барлық реагенттерінің стандартты энтропиясының мәндерін қолданылуымен есептелінеді: Sх.р.(станд) = Sөнім – Sбаст.зат (2) Өздігінен жүретін реакцияның жүру шегін және бағытын анықтайтын функция – изобара-изотермалық потенциал немесе Гиббс энергиясы (G, кДж/моль-1) деп аталады. Гиббс энергиясы энтальпия мен энтропиямен келесі қатынаста болады: GТ = H – T*S (3) Мұндай жүйеде өздігінен және тура бағытта келесі процесс жүреді, егер G < 0, және кері бағытта – егер G > 0 болса, және жүйе тепе-теңдік күйде болады егер G = 0. Стандартты жағдайда (қысым және концентрация 1-ге тең болғанда) жүретін реакция үшін Гиббс энергиясының өзгеруі келесі формуламен есептелінеді: Gх.р.(станд) = Gөнім – Gбаст.зат (3а) Н, S, G жүйенің күй функциялары болып табылады және жүйенің соңғы мен бастапқы күйіне тәуелді болады. Химиялық процестердің жүру мүмкіндігі жүйенің Гиббс энергиясының өзгеруінің таңбасы мен шамасы арқылы анықталатыны айтылған. Бірақ, бұл шама реакцияның осы жағдайда жүру не жүрмеуін, оның жылдамдығы қандай болатынын және процестің механизмін түсіндіре алмайды. Химиялық реакциялардың жылдамдықтарын және олардың жүру механизмін зерттейтін физикалық химияның бөлімін химиялық кинетика деп атайды. Химиялық кинетиканың негізгі шамаларының бірі – реакция жылдамдығы. жүктеу/скачать 16,79 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2