Жаратылыстану факультеті

Блок схема 3

Химиялық термодинамика

Термодинамиканың бірінші заңы

Термодинамиканың екінші заңы

Ішкі энергия

U

Энтальпия

S

Гиббс энергиясы  G

Химиялық тепе-теңдік

Активтену энергиясы

Химиялық кинетика

Термодинамиканың бірінші заңы.

Ішкі энергия Жұмыс Жылулық

 И А  Q

Энергияның берілу формалары (  И) –жұмыс (А) және жылулық ( Q). Әрқандай изоляциаланған системада энергияның жалпы мөлшері тұрақты шамa. Жүйе тарапынан жұтылған жылулық Q әрқандай процессте жүйенің ішкі энергиясы  И –ды өзгертуге және сыртқы күштерге қарсы бағытталған А жұмысты орындауға жұмсалады.

Q =  И +А

V₂

А= pd V
V₁

Р

(1)  А= р  V

(2)


О V

V₁ V V₂

Газдың кеңеюдегі жұмысы.

Р P Р P (1) P1 -- (1) P1 --- Р1 --- P1 (1) A Р 2 --- (2) P2 --- --------- - - - - - (2) P2 A P2 (2) A V1 V2 V V1 V2 V V1 V2 V V1 V2 V

(1) жағдайдан (2) жағдайға өтудің үш түрлі жолы. Әрбір үш жағдайда да газ әртүрлі жұмысты орындайды.Ол жұмыс процесс графигі астындағы алаңға (аумаққа) тең болады.

А= р x V Q р = И₂ - И₁ + Р ( V₂ - V₁)

Q р = ( И₂ + рV₂) – (И₁ –р V₁)

Н₂ Н₁

Н = И+ рV - энтальпия

 Qp = H₂ – H₁ =  H

2. V= соn St - изохорлық процесс

А= 0 Q_v =  И

“Реакцияның жылулық эффекті оның жүру жолына байланысты болмайды, ол жалғыз алынған заттар және реакция өнімінің табиғатына және жағдайларына ғана байланысты болады. ”

 Н₃

 Н₄

 Н ₂ В₁ В₂ В₃

А ₁ А ₂ А₃  Н₁

 Н₅

 Н₇  Н₈

 Н₆

 Н_{1 =}  Н ₂ +  Н ₃ +  Н₄ =  Н₅ +  Н₆ +  Н₇ +  Н₈

 Н > 0 – жүйе энергиясы көбейеді –эндотермиялық процесс

Пайд болу стандарт энтальпиясы (қосылыстың)

 Н⁰_{f, 298}, (ккал/ моль, кДж / моль)

-осы қосылыстық термодинамикалық тұрақтылығының өлшеуіші. Жай заттар үшін

.

 Н⁰ _f,₂₉₈ =0 болады

Химиялық реакцияның жылулық эффекті стехиометриялық коэффициенттерді назарға алған жағдайда реакция өнімдерінің пайда болу энталпиялары жиындысымен реакцияға алынған заттардың пайда болу энтальпиялары жиындысының айырмашылығына тең.

Сол себептен әрқандай жүйе тәртіптірек жағдайдан (тәртіпсіздігі аз болған жағдайдан) тәртіптілігі азырақ жағдайға (тәртіпсіздігі көбірек жағдайға) ұмтылады.

Тәртіпсіздіктің өлшеуіш шамасы ретінде энтропия S (Д ж / моль х К.) (жағдай функциясы) қолданылады.

Термодинамиканың екінші заңы төмендегіше айтылады : Изоляцияланған (жекеленген) жүйелерде энтропиясы өсуімен баратын процесстер өз-өзінен (мәжбүрлеусіз) (самопроизвольно) жүреді.

 S =S₂ –S₁

 S>0

Т

 S < 0 болған жағдайларда ( S < Q мин) процесс өздігінше жүрмейді.

Гиббс энергиясы

Тұрақты қысым және температурада

Тұрақты Т және Р да жүретін процесстерде энтальпияның (Н) және энтропиялық (Тх S) фактрорларының жиынтық эффекті Гиббс энергиясының (G) өзгерісін сипаттайды.(отражает) .

Жай заттардың ең тұрақты модификацияларының пайда болу  G ⁰₂₉₈ –ін нольге тең деп қабылдайды.

G _{х . р} = G _өнім – G _{алынған заттар}

Берілген температура үшін:

G = Н –T S

G < O болғанда реакция жүруі мүмкіншілігі бар

G > болғанда рекцияжүрмейді.

G = 0 жүйе тепе-теңдік жағдайда болады.

белгісі белгісі

+ - жоқ

- + бар

шамаларына байланысты

+ + Н және Т  S салыстырма

шамаларына байланысты

G⁰ = Н⁰ - ТS  S⁰ = 0 Т= Н⁰

 S⁰
Лекция №17.
Тақырып : Химиялық кинетика.
Алынған заттар немесе реагенттер. Реакция өнімдері. Гомогенді реакциялар. Гетерогенді реакциялар.Химиялық реакция жылдамдығы:

C₂ - C₁ С

V= + = +

^- t ₂ –t₁ ^- t
Массалар әсері заңы (Гульдберг және Вваге) 1867 ж.Химиялық процесс жылдамдығы реакцияға кірісуші заттар концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал.

Егерде стехиометриялық коэффециенттері болса олар концентрация шамаларының дәрежесіне көтеріледі.

Осы реакцияның жылдамдығы

V=K C _A^a х С _В^в

К-химиялық реакция жылдамдығының константасы.Физикалық мағынасы: С_А= C_В =1 моль /л болғандағы реакция жылдамдығы.

Реакцияның жүру барысындағы бір қатар қарапайым стадиялар басқыштар осы реакцияның механизмі деп аталады. Ең жай жүретін басқышы (стадиясы) лимиттеуші басқыш деп аталып жиынтық реакцияның жылдамдығын негізінен осы басқыш белгілейді.

1. 
   Н Вч + О_{2 =} НОО Вч ( баяу)
   
2. 
   НВч +НОО Вч = 2 HOВч (тез)
   

Тізбекті реакциялар. Хлор сутегі синтезі:

Н₂ +Сl₂₌ 2HCl Сl₂ 2 Cl. Тізбек пайда болуы

Сl. + Н₂ НCl +Н. Тізбек

H. + Cl₂ HCl +Cl. Тармақталуы

Cl. + H. НCl үзілуі.

Вант –Гофф ережесі: Температура әр 10⁰ С-қа көтерілгенде реакция жылдамдығы 2-4 ретке көбейеді.

T₂-t₁

V_{t 2} = V_{t I} х 10

26. 
    реакцияның температуралық коэффециенті