Fizik kimyo. Ma'ruza matnlari
Shunga o'xshash hujjatlar
Haroratning kimyoviy reaksiya tezligiga ta'siri. Ikki tomonlama va bir tomonlama reaksiyalar, ularning molekulyarligi, tartibi, kinetik tasnifi. Faol to'qnashuvlar nazariyalari. Zanjir reaktsiyalari, termal portlash. Fotokimyoviy jarayonlarning turlari, kvant rentabelligi.
ma'ruzalar kursi, 12/10/2015 qo'shilgan
Fizik va kolloid kimyo fanining predmeti va ob'ektining xarakteristikasi, maqsad va vazifalari. Termodinamikaning asosiy tushunchalarini tavsiflash. Kimyoviy kinetika: kimyoviy reaksiya tezligi, Arrenius tenglamasi, katalitik jarayonlar, bir jinsli kataliz va avtokataliz.
o'quv qo'llanma, 05/02/2014 qo'shilgan
Kimyoviy termodinamika masalalari. Fazaviy muvozanat va yechimlar. Elektrolitlarning termodinamik va elektrostatik nazariyasi. Kimyoviy reaksiyalarning kinetikasi. Kimyoviy va elektrokimyoviy energiya shakllarining o'zaro o'zgarishi bilan bog'liq naqshlar.
qo'llanma, 21/11/2016 qo'shilgan
Kataliz - bu katalizatorlar deb ataladigan moddalar ishtirokida kimyoviy reaktsiyalar tezligini o'zgartirish jarayoni. Sanoat katalizlari va uning ekologiyadagi roli haqida ma’lumot. Energiya to'sig'idan o'tish, bir jinsli va geterogen kataliz.
referat, 07.11.2009 yil qo'shilgan
Kimyoviy reaksiya tezligi. Gomogen va geterogen reaksiyalar. Faol massalar qonuni. Faollashtirish energiyasi. Katalizatorning ta'siri. Kimyoviy muvozanat konstantasi. Le Shatelye tamoyilining mohiyati. Kimyoviy kinetikada molekulyarlik va reaksiya tartibi haqida tushuncha.
taqdimot, 23/04/2013 qo'shilgan
Kimyoviy kinetika haqida tushuncha. Reaktivlar konsentratsiyasi, noziklik, harorat va katalizator yoki inhibitor mavjudligi kabi omillar. “Reaksiyaning molekulyarligi” tushunchasiga ta’rif. Katalizatorning mohiyati va uning kimyoviy reaksiyalardagi ta'siri.
qo'llanma, 27/04/2016 qo'shilgan
Barqaror termodinamik muvozanatda fizik-kimyoviy tizimning geterogen muvozanat qonunini o'rganish. Ko'p komponentli suyuqliklarni ko'rib chiqish. Kinetik va kataliz tahlili. Moddaning konsentratsiyasi va kimyoviy reaksiyalarning tasnifi bo'yicha insho.
taqdimot, 29/09/2013 qo'shilgan
Kimyoviy reaksiyalarning mohiyati, belgilari va shartlarini tahlil qilish. Kimyoviy reaksiyalarni turli mezonlar bo‘yicha tasniflash. Kimyoviy reaksiya tezligini aniqlash. Katalizator tushunchasining ta'rifi, shuningdek, uning kimyoviy reaksiya tezligiga ta'sirining tavsifi.
referat, 28/06/2017 qo'shilgan
Kimyoviy kinetika haqida tushuncha, kimyoviy reaksiya tezligi. Kimyoviy kinetikaning asosiy qonuni. Haroratning kimyoviy reaksiyalar tezligiga ta'siri. Kataliz tushunchasi va mohiyati, katalizatorning ishlash printsipi. Kimyoviy muvozanatning matematik sharti.
qo'llanma, 18/09/2015 qo'shilgan
Kimyoviy reaksiya tezligiga moddalar konsentratsiyasi, bosim, reagentlarning aloqa yuzasi, haroratning ta'siri. Faol massalar qonuni. Kataliz tushunchasi reaksiyaning aktivlanish energiyasining kamayishi, inhibisyon esa uning faollashuv energiyasining ortishidir.
Shaxsiy slaydlarda taqdimot tavsifi:
1 slayd
Slayd tavsifi:
2 slayd
Slayd tavsifi:
3 slayd
Slayd tavsifi:
Gaz - molekulalar tasodifiy harakatlanadigan, bir-biridan katta masofada joylashgan moddaning yig'ilish holati. Qattiq jismlarda zarrachalar orasidagi masofalar kichik, tortishish kuchi itarilish kuchiga mos keladi. Suyuqlik - qattiq va gazsimon o'rtasidagi oraliq agregatsiya holati. Suyuqlikda zarralar bir-biriga yaqin va bir-biriga nisbatan harakatlana oladi; Suyuqlik, gaz kabi, qattiq shaklga ega emas. Plazma juda kam uchraydigan gaz bo'lib, unda tasodifiy harakatlanuvchi elektr zaryadlangan zarralar elektronlar va atomlar yoki ionlarning musbat zaryadlangan yadrolaridir.).
4 slayd
Slayd tavsifi:
Bir moddaning agregat holatlari kimyoviy xossalari va tarkibi jihatidan farq qilmaydi, fizik xossalari ham bir xil emas. Bunga misol H2O (suv). Jismoniy xususiyatlardagi farqlar gazsimon, suyuq va qattiq moddalardagi zarralar bir-biridan teng bo'lmagan masofada joylashganligi bilan bog'liq, buning natijasida ular o'rtasida ta'sir qiluvchi tortishish kuchlari teng bo'lmagan darajada namoyon bo'ladi.
5 slayd
Slayd tavsifi:
MKTning asosiy qoidalari Barcha moddalar - suyuq, qattiq va gazsimon eng kichik zarrachalar - molekulalardan hosil bo'lib, ular o'zlari atomlardan ("elementar molekulalar") iborat. Kimyoviy moddaning molekulalari oddiy yoki murakkab bo'lishi mumkin va bir yoki bir nechta atomlardan iborat. Molekulalar va atomlar elektr neytral zarralardir. Muayyan sharoitlarda molekulalar va atomlar qo'shimcha elektr zaryadini olib, ijobiy yoki manfiy ionlarga aylanishi mumkin. Atomlar va molekulalar doimiy xaotik harakatda. Zarralar bir-biri bilan tabiatan elektr kuchlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Zarrachalar orasidagi tortishish o'zaro ta'siri ahamiyatsiz.
6 slayd
Slayd tavsifi:
1. Agregat holatlar to‘g‘risidagi ta’limot 1.1 Kirish Fazali o‘tish – moddaning bir agregat holatidan ikkinchi holatga o‘tishi – kondensatsiyalangan T-L erish L-T qotib qolish (muzlash) Fazali o‘tishlar issiqlikning yutilishi yoki ajralib chiqishi bilan kechadi.
7 slayd
Slayd tavsifi:
1. Agregat davlatlar doktrinasi 1.2. Moddaning gazsimon holati Gaz - materiyaning yig'ilish holati bo'lib, uni tashkil etuvchi zarralar (atomlar, molekulalar, ionlar) o'zaro ta'sir kuchlari bilan bog'lanmagan yoki juda zaif bog'langan bo'lib, ularga berilgan butun hajmni to'ldirib, erkin harakatlanadi. Gazlarning asosiy xarakteristikalari: ular past zichlikka ega, chunki zarralar bir-biridan uzoqda joylashgan va o'z shakliga ham, hajmiga ham ega emas; ular joylashgan idishni to'liq to'ldiradi va uning shaklini oladi va osongina siqiladi.
8 slayd
Slayd tavsifi:
Ideal gaz xolat tenglamasi Ideal gaz gaz zarralarining kattaligi va o'zaro ta'siri e'tiborga olinmagan va faqat ularning elastik to'qnashuvlari hisobga olingan nazariy gaz modelidir.Ideal gaz molekulalar o'rtasida tortishish kuchlari bo'lmagan gazdir. .
9 slayd
Slayd tavsifi:
gaz zarralari (atomlar, molekulalar, ionlar) moddiy nuqtalar sifatida olinadi (ya'ni ular hajmi yo'q) zarralar o'rtasida o'zaro tortishish kuchlari mavjud emas (molekulalararo kuchlar) molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir mutlaqo elastik ta'sirlarga (ya'ni ta'sirlarga) kamayadi. bunda kinetik energiya bir ob'ektdan ikkinchisiga to'liq o'tadi) gaz zarralari (atomlar, molekulalar, ionlar) hajmga ega gaz zarralari o'zaro ta'sir kuchlari bilan bog'langan bo'lib, ular zarralar orasidagi masofa ortishi bilan kamayadi molekulalar o'rtasidagi to'qnashuvlar mutlaqo elastik emas Ideal gaz Haqiqiy. gaz 1. Agregat davlatlar doktrinasi 1.2. Moddaning gazsimon holati Haqiqiy gaz kuchli siyraklanish va oddiy haroratlarda ideal gazga o'xshaydi.
10 slayd
Slayd tavsifi:
Ideal gazning holat tenglamasi (Mendeleev-Klapeyron tenglamasi) bosim, hajm va harorat qiymatlari bilan bog'liq bo'lgan munosabatdir: bu erda n - gazning mollari soni, R = 8,31431 J / mol. K) - gaz konstantasi bu qonunga bo'ysunuvchi gaz ideal deb ataladi. Gaz qonunlari
11 slayd
Slayd tavsifi:
Gaz qonunlari Doimiy harorat va massada gazning hajmi uning bosimiga teskari proportsionaldir. Gazning doimiy bosimdagi massasining hajmi mutlaq haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. absolyut haroratga proportsional Boltsman doimiysi: k=R/NA=1,38 10-23 J/K
12 slayd
Slayd tavsifi:
Ideal gazlar bir xil molyar hajmga ega. da n. y. = 22.4140 dm3 (l) Boshqa harorat va bosimlarda bu qiymat boshqacha bo'ladi! Gaz qonunlari
13 slayd
Slayd tavsifi:
Ular ideal gazlar qonunlariga bo'ysunmaydilar. Og'ishlarning asosiy sabablari gaz molekulalarining o'zaro tortishishi va ularning o'z hajmining mavjudligidir Molyar hajm og'ishlarning xarakteristikasi bo'lib xizmat qilishi mumkin Haqiqiy gazlar
14 slayd
Slayd tavsifi:
Haqiqiy gazlar Haqiqiy gazlar Mendeleyev-Klapeyron tenglamasiga bo'ysunmaydi. Haqiqiy gazning holat tenglamasi (van-der-Vaals tenglamasi) bir mol uchun n mol a uchun - molekulalararo o'zaro ta'sirlarni hisobga oladi; b - molekulalarning ichki hajmini hisobga oladi. Turli gazlar uchun a va b koeffitsientlari har xil, shuning uchun Van der Vaals tenglamasi universal emas. Past bosim va yuqori haroratlarda van der Vaals tenglamasi ideal gazning holat tenglamasiga aylanadi.
15 slayd
Slayd tavsifi:
Suyuqlikning boshqa agregatsiya holatlaridan ajralib turadigan asosiy xususiyati uning shaklini tangensial mexanik kuchlanishlar ta'sirida, hatto o'zboshimchalik bilan kichik bo'lsa ham, hajmini amalda saqlab turgan holda cheksiz muddatga o'zgartirish qobiliyatidir. Suyuq holat odatda qattiq va gaz o'rtasidagi oraliq hisoblanadi: gaz na hajmni, na shaklni saqlaydi, qattiq esa ikkalasini ham saqlaydi. Moddaning suyuqlik holati
16 slayd
Slayd tavsifi:
molekulalarning tebranish-translyatsiya harakati, ichki bosim tufayli siqilmasligi, assotsiatsiya (qutbli molekulalar holatida), uzoq masofali tartib bo'lmaganda qisqa masofali tartibning mavjudligi, sirt tarangligi, yopishqoqlik. Suyuqliklarning xususiyatlari:
17 slayd
D. x. n. , professor, nomidagi Rossiya kimyo-texnika universiteti fizik kimyo kafedrasi mudiri. D. I. Mendeleeva Konyuxov Valeriy Yurievich [elektron pochta himoyalangan] ru vkontakte. uz
Adabiyot Vishnyakov A.V., Kizim N.F. Fizik kimyo. Moskva: Kimyo, 2012 yil Fizik kimyo // Ed. K. S. Krasnova. M. : Oliy maktab, 2001 Stromberg A. G., Semchenko D. P. Fizik kimyo. M. : Oliy maktab, 1999. Fizik kimyo asoslari. Nazariya va vazifalar: Proc. Universitetlar uchun nafaqa / V. V. Eremin va boshqalar M.: 2005.
Adabiyot Atkins P. Fizik kimyo. M.: Mir. 1980. Karapetyants M.X. Kimyoviy termodinamika. M.: Kimyo, 1975 yil.
LOMONOSOV Mixail Vasilevich (1711-65), jahon ahamiyatiga ega boʻlgan birinchi rus tabiatshunosi, zamonaviy rus adabiy tiliga asos solgan shoir, rassom, tarixchi, milliy taʼlim, fan va iqtisodiyotni rivojlantirish tarafdori. 8 (19) noyabrda Denisovka qishlog'ida (hozirgi Lomonosovo qishlog'i) Pomor oilasida tug'ilgan. 19 yoshida oʻqishga joʻnadi (1731-yildan Moskvadagi Slavyan-yunon-lotin akademiyasida, 1735-yildan Peterburgdagi Akademik universitetda, 1736-41-yillarda Germaniyada). 1742 yildan adyunkt, 1745 yildan Peterburg Fanlar akademiyasining akademigi.
1748 yilda u Fanlar akademiyasida Rossiyada birinchi kimyoviy laboratoriyaga asos solgan. Lomonosov tashabbusi bilan Moskva universiteti tashkil topdi (1755). U moddaning tuzilishi haqidagi atom va molekulyar g'oyalarni ishlab chiqdi. Kaloriya nazariyasi hukmronligi davrida u issiqlik tanachalarning harakati bilan bog'liqligini ta'kidladi. U materiya va harakatning saqlanish tamoyilini ishlab chiqdi. Kimyoviy moddalar sonidan flogiston chiqarib tashlandi. Fizik kimyoga asos solgan.
Atmosfera elektr energiyasi va tortishish o'rganildi. Rang haqidagi ta'limotni taklif qildi. Bir qator optik asboblarni yaratdi. Veneradagi atmosferani kashf qildi. Yerning tuzilishini ta'riflab berdi, ko'plab minerallar va minerallarning kelib chiqishini tushuntirdi. Metallurgiya bo‘yicha qo‘llanma chop etildi. Shimoliy dengiz yo‘lini o‘rganish, Sibirni rivojlantirish muhimligini ta’kidladi. U mozaika va smalt ishlab chiqarishni qayta tikladi, shogirdlari bilan mozaikali rasmlar yaratdi. Badiiy akademiya aʼzosi (1763). U 18-asrning Sankt-Peterburg nekropolida dafn etilgan.
Lomonosov ta'rifi: "Fizik kimyo - bu fizika qoidalari va tajribalari asosida kimyoviy operatsiyalar paytida murakkab jismlarda sodir bo'ladigan narsalarni o'rganadigan fan .... Fizik kimyoni kimyoviy falsafa deb atash mumkin.
G'arbiy Evropada 1888 yilni fizik kimyoning yaratilgan yili deb hisoblash odat tusiga kirgan, V. Ostvald ushbu kursni amaliy mashg'ulotlar bilan birga o'qiy boshlagan va Zeitschtift fur physikalische Chemie jurnalini nashr eta boshlagan. Shu yili Leypsig universitetida V.Ostvald rahbarligida fizik kimyo kafedrasi tashkil etildi.
Rossiya imperiyasida tug'ilib, uzoq vaqt yashagan, 35 yoshida u Rossiya fuqaroligini nemisga o'zgartirgan. U umrining ko'p qismini Leyptsigda o'tkazdi, u erda uni "rus professori" deb atashgan. 25 yoshida “Hajmiy-kimyoviy va optokimyoviy tadqiqotlar” mavzusida doktorlik dissertatsiyasini himoya qilgan.
1887 yilda u Leyptsigga ko'chib o'tish taklifini qabul qildi va u erda universitet qoshida Fizika va kimyo institutiga asos soldi, u 1905 yilgacha unga rahbarlik qildi. 1888 yilda u Leyptsig universitetida juda nufuzli fizik va noorganik kimyo kafedrasini egalladi. . U bu lavozimda 12 yil ishlagan.
V. Ostvaldning «Leypsig maktabi»dan: Nobel mukofoti laureatlari S. Arrenius, J. Van't Xoff, V. Nernst, mashhur fizikokimyogarlar G. Tamman va F. Donnan, organik kimyogar J. Vislisens, mashhur amerikalik kimyogar G. N. Lyuis. Yillar davomida Ostvaldda rus kimyogarlari tayyorlandi: I. A. Kablukov, V. A. Kistyakovskiy, L. V. Pisarjevskiy, A. V. Rakovskiy, N. A. Shilov va boshqalar.
Ostvaldning o'ziga xos xususiyatlaridan biri uning ko'p yillar davomida atom-molekulyar nazariyani faol ravishda rad etishi edi (garchi u "mol" atamasini taklif qilgan bo'lsa ham). "Kimyogar hech qanday atomni ko'rmaydi. "U faqat reagentlarning massa va hajm nisbatlarini boshqaradigan oddiy va tushunarli qonunlarni o'rganadi."
V. Ostvald kimyo boʻyicha katta hajmli darslik yozishga urindi, unda “atom” soʻzi hech qachon tilga olinmaydi. 1904-yil 19-aprelda Londonda Kimyo jamiyati aʼzolari oldida katta hisobot bilan soʻzga chiqqan Ostvald atomlar mavjud emasligini va “biz materiya deb ataydigan narsa faqat maʼlum bir joyda yigʻilgan energiyalar yigʻindisi” ekanligini isbotlashga harakat qildi.
V.Ostvald sharafiga Tartu universiteti hududida eston, nemis va ingliz tillarida yozuvi bor memorial lavha o‘rnatildi.
reaktsiya o'z-o'zidan davom etishi mumkinligini taxmin qilish; agar reaksiya davom etsa, u holda qanchalik chuqur (reaksiya mahsulotlarining muvozanat konsentrasiyalari qanday); Agar reaksiya davom etsa, unda qanday tezlikda.
1. MADDALARNING TUZILISHI Bu bo'limda kvant mexanikasi (Shredinger tenglamasi) asosida atom va molekulalarning tuzilishi (atom va molekulalarning elektron orbitallari), qattiq jismlarning kristall panjaralari va boshqalar tushuntiriladi, moddalarning agregat holatlari tushuntiriladi. hisobga olinadi.
2. Termodinamikaning qonuniyatlariga (boshlanishiga) asoslangan KIMYOVIY TERMODİNAMIKA quyidagilarga imkon beradi: kimyoviy reaksiyalar va fizik-kimyoviy jarayonlarning issiqlik effektlarini hisoblash, kimyoviy reaksiyalar yo‘nalishini bashorat qilish, reaksiyaga kirishuvchi moddalar va reaksiya mahsulotlarining muvozanat konsentrasiyalarini hisoblash.
3. FAZALIK MUVOZANAT TERMODINAMIKASI Bir komponentli va ko’p komponentli (eritma) sistemalarda fazalar o’tish qonuniyatlarini o’rganadi. Uning asosiy maqsadi ushbu tizimlar uchun fazaviy muvozanat diagrammalarini qurishdir.
4. ELEKTROKIMYO elektrolitlar eritmalarining xossalarini, molekulyar eritmalar bilan solishtirganda xatti-harakatlarining xususiyatlarini o'rganadi, elektrokimyoviy (galvanik) elementlar va elektrolizatorlarning ishlashi jarayonida kimyoviy reaktsiyalar energiyasi va elektr energiyasining o'zaro aylanishi qonuniyatlarini o'rganadi.
5. KIMYOVIY KINETIKA VA KATALIZ Kimyoviy reaksiyalarning vaqt bo‘yicha borish qonuniyatlarini o‘rganadi, termodinamik ko‘rsatkichlarning (bosim, harorat va boshqalar), reaksiya tezligi va mexanizmiga katalizator va ingibitorlarning mavjudligi ta’sirini o‘rganadi.
Alohida fanda KOLLOID KIMYO fizik kimyo bo'limi - sirt hodisalari va dispers tizimlarning fizik kimyosi bilan ajralib turadi.
Klassik termodinamika nazariy fizikaning bir boʻlimi boʻlib, issiqlik va ish (termo — issiqlik, dinamo — harakat) koʻrinishidagi tizimlar orasidagi har xil turdagi energiya va energiya almashuvlarining oʻzaro konversiyalari qonuniyatlarini oʻrganadi.
Termodinamika har qanday jarayonni keltirib chiqaradigan sabablarni va bu jarayon sodir bo'lgan vaqtni ma'lum qiladi, lekin faqat har qanday fizik va kimyoviy jarayonda ishtirok etadigan tizimning boshlang'ich va yakuniy parametrlari bilan ishlaydi. Ayrim molekulalarning xossalari hisobga olinmaydi, lekin ko'p molekulalardan tashkil topgan tizimlarning o'rtacha ko'rsatkichlari qo'llaniladi.
Kimyoviy termodinamikaning vazifalari quyidagilardan iborat: kimyoviy reaktsiyalar va fizik-kimyoviy jarayonlarning issiqlik effektlarini o'lchash va hisoblash, reaktsiyalarning yo'nalishi va chuqurligini bashorat qilish, kimyoviy va fazaviy muvozanatlarni tahlil qilish va boshqalar.
1. 1. TD ning asosiy tushunchalari va ta'riflari Termodinamikada bizni qiziqtirgan barcha jarayonlar termodinamik tizimlarda sodir bo'ladi. Tizim - atrof-muhitdagi kuzatuvchi tomonidan haqiqatda yoki aqliy ravishda aniqlangan tana yoki jismlar guruhi.
Tizim - bu bizni ayniqsa qiziqtiradigan atrofdagi dunyoning bir qismi. Koinotdagi qolgan hamma narsa atrof-muhit (atrof-muhit). Umuman olganda, atrof-muhit juda katta (cheksiz hajmga ega), termodinamik tizim bilan energiya almashinuvi uning haroratini o'zgartirmaydi.
Atrof-muhit bilan energiya va moddalar almashinuvining tabiatiga ko'ra tizimlar quyidagilarga bo'linadi: izolyatsiyalangan - ular na moddani, na energiyani almashtira olmaydi; yopiq - energiya almashishi mumkin, lekin qila olmaydi - materiya; ochiq - ham materiya, ham energiya almashishi mumkin.
Fazalar soni bo'yicha tizimlar quyidagilarga bo'linadi: bir hil - bir fazadan iborat (Na. Cl suvdagi eritmasi); heterojen - tizim bir-biridan interfeyslar bilan ajratilgan bir necha bosqichlarni o'z ichiga oladi. Geterogen tizimlarga misol sifatida suvda, sutda suzuvchi muz (yog 'tomchilari - bir faza, suv muhiti - boshqa).
Faza - bir xil kimyoviy va fizik xususiyatlarga ega bo'lgan va tizimning boshqa qismlaridan faza interfeyslari bilan ajratilgan tizimning bir hil qismlari to'plami. Har bir faza geterogen tizimning bir hil qismidir
Komponentlar soniga ko'ra tizimlar bir-ikki, uch komponentli va ko'p komponentli bo'linadi. Komponentlar tizimdan ajratib olinadigan va undan tashqarida mavjud bo'lgan tizimni tashkil etuvchi alohida kimyoviy moddalardir.
Har qanday termodinamik tizim ma'lum qiymatlarni qabul qiladigan juda ko'p sonli fizik va kimyoviy xususiyatlar to'plami bilan tavsiflanishi mumkin: harorat, bosim, issiqlik o'tkazuvchanligi, issiqlik sig'imi, tarkibiy qismlarning kontsentratsiyasi, dielektrik o'tkazuvchanligi va boshqalar.
Kimyoviy termodinamikada harorat, bosim, hajm yoki tizimdagi moddalar konsentratsiyasi funktsiyalari sifatida bir ma'noda ifodalanishi mumkin bo'lgan xususiyatlar ko'rib chiqiladi. Bu xususiyatlar termodinamik xususiyatlar deb ataladi.
Termodinamik tizimning holati, agar uning kimyoviy tarkibi, fazaviy tarkibi va mustaqil termodinamik parametrlarning qiymatlari ko'rsatilgan bo'lsa, berilgan hisoblanadi. Mustaqil parametrlarga quyidagilar kiradi: bosim (P), hajm (V), harorat (T), n moddaning miqdori bir necha mol shaklida yoki konsentratsiyalar (C) shaklida. Ular davlat parametrlari deb ataladi.
Amaldagi birliklar tizimiga (SI) ko'ra, asosiy termodinamik parametrlar quyidagi birliklarda o'rnatiladi: [m 3] (hajm); [Pa] (bosim); [mol] (n); [K] (harorat). Istisno tariqasida kimyoviy termodinamikada tizimdan tashqari bosim birligidan, normal fizik atmosfera (atm), 101,325 k.Pa ga teng foydalanishga ruxsat beriladi.
Termodinamik parametrlar va xususiyatlar quyidagilar bo'lishi mumkin: Intensiv - ular tizimning massasiga (hajmiga) bog'liq emas. Bular harorat, bosim, kimyoviy potentsial va boshqalar Keng - ular tizimning massasiga (hajmiga) bog'liq. Bular energiya, entropiya, entalpiya va h.k.. Murakkab sistema hosil boʻlganda, intensiv xossalar tekislanadi va ekstensivlar umumlashtiriladi.
Tizimda sodir bo'ladigan va kamida bitta termodinamik holat parametrining (tizim xususiyatlarining) o'zgarishi bilan birga keladigan har qanday o'zgarish termodinamik jarayon deb ataladi. Agar jarayonning borishi tizimning kimyoviy tarkibini o'zgartirsa, unda bunday jarayon kimyoviy reaktsiya deb ataladi.
Odatda, jarayon davomida har qanday bir (yoki bir nechta) parametr doimiy ravishda saqlanadi. Shunga ko'ra, ular ajratadilar: doimiy haroratda (T = const) izotermik jarayon; izobarik jarayon - doimiy bosimda (P = const); izoxorik jarayon - doimiy hajmda (V = const); atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi bo'lmaganda adiabatik jarayon (Q = 0).
Jarayonlar izolyatsiyalanmagan tizimlarda sodir bo'lganda, issiqlik so'rilishi yoki chiqarilishi mumkin. Ushbu xususiyatga ko'ra, jarayonlar ekzotermik (issiqlik chiqariladi) va endotermik (issiqlik so'riladi) bo'linadi.
Jarayon davomida sistema bir muvozanat holatidan ikkinchi muvozanat holatiga o'tadi.Termodinamik muvozanat - bu tizimning atrof-muhit bilan va tizim fazalari orasidagi issiqlik, mexanik va kimyoviy (elektrokimyoviy) muvozanat kuzatiladigan holati.
Muvozanat holatlari: barqaror; metastabil. Agar jarayon tizim muvozanat holatlarining uzluksiz ketma-ketligidan cheksiz sekin o'tsa, u muvozanat (kvazistatik) deb ataladi.
O'z-o'zidan sodir bo'ladigan va ularni amalga oshirish uchun tashqi energiyani talab qilmaydigan jarayonlar spontan (ijobiy) jarayonlar deb ataladi. jarayonni amalga oshirish uchun atrof-muhitdan energiya olinsa, ya'ni tizimda ish bajarilsa, u holda jarayon o'z-o'zidan bo'lmagan (salbiy) deb ataladi.
Holat funksiyalari Holat funksiyalari tizim xossalari (ichki energiya U, entalpiya H, entropiya S va boshqalar), ular tizimning berilgan holatini xarakterlaydi. Jarayon davomida ularning o'zgarishi uning yo'liga bog'liq emas va faqat tizimning boshlang'ich va oxirgi holatlari bilan belgilanadi.
Bu funktsiyaning cheksiz kichik o'zgarishi d ning to'liq differentsialidir. U, d. S va boshqalar:
Jarayon (o'tish) funktsiyalari Jarayon funktsiyalari (issiqlik Q, ish W) - ular tizimning xossalari emas (ular tizimda emas), ular tizim ishtirok etadigan jarayon davomida paydo bo'ladi.
Agar tizimda issiqlik va ish bo'lmasa, unda ularning o'zgarishi haqida gapirishning ma'nosi yo'q, biz faqat ma'lum bir jarayonda ularning miqdori Q yoki W haqida gapirishimiz mumkin. Ularning miqdori jarayonni amalga oshirish usuliga bog'liq. Cheksiz kichik miqdorlar Q, V bilan belgilanadi.
Harakat materiyaning atributidir. Harakatning o'lchovi, ya'ni miqdoriy va sifat ko'rsatkichi energiyadir. Energiya tizim holatining funktsiyasidir. Muayyan jarayonda uning o'zgarishi jarayonning yo'liga bog'liq emas va faqat tizimning boshlang'ich va oxirgi holatlari bilan belgilanadi.
Har xil energiya turlari ma'lum: mexanik, elektr, kimyoviy va boshqalar, lekin energiya tizimdan tizimga faqat ikki shaklda o'tishi mumkin: issiqlik yoki ish shaklida.
Issiqlik (Q) - aloqa qiluvchi tizimlarning zarralari (molekulalar, atomlar, ionlar va boshqalar)ning tartibsiz harakati tufayli tizimdan tizimga energiya o'tkazish shakli.
Termodinamikada tizimga berilgan issiqlik musbat (masalan, endotermik reaksiya issiqligi), tizimdan chiqarilgan issiqlik esa manfiy (ekzotermik reaksiya issiqligi) hisoblanadi. Termokimyoda esa buning aksi.
Ish - bu mikro yoki makro jismlarning yo'naltirilgan harakati tufayli tizimdan tizimga energiya o'tkazish shakli. Adabiyotda ish W (inglizcha "ish" dan) yoki A (nemischa "arbait" dan) bilan belgilanadi.
Ishning har xil turlari mavjud: mexanik, elektr, magnit, sirt o'zgarishlari va boshqalar.Har qanday turdagi cheksiz kichik ish umumlashtirilgan kuch va umumlashtirilgan koordinata o'zgarishining mahsuloti sifatida ifodalanishi mumkin, masalan:
Barcha turdagi ishlarning yig'indisi, tashqi bosim P kuchlariga qarshi ishlardan tashqari - kengayish - siqish ishi, foydali ish W ' deyiladi:
Termodinamikada ish tizimning o'zi tomonidan bajarilsa musbat, tizimda bajarilsa manfiy hisoblanadi. IUPAC tavsiyalariga ko'ra, tizimda bajarilgan ishni ijobiy deb hisoblash odatiy holdir ("egoistik" tamoyil - ichki energiyani oshiradigan ijobiy).
Ideal gazning turli jarayonlarda kengayish ishi 1. Vakuumga kengayish: W = 0. 2. Izoxorik teskari kengayish: d. V = 0 Vt = 0
Termodinamikaning xulosalari va munosabatlari ikkita postulat va uchta qonun asosida tuzilgan. Har qanday izolyatsiya qilingan tizim oxir-oqibat muvozanat holatiga keladi va uni o'z-o'zidan tark eta olmaydi (birinchi postulat) Ya'ni, termodinamika astronomik miqyosdagi tizimlarni va oz miqdordagi zarrachalar bo'lgan mikrotizimlarni tasvirlamaydi (
Muvozanatsiz holatdan muvozanat holatiga o'z-o'zidan o'tish relaksatsiya deb ataladi. Ya'ni, muvozanat holatiga albatta erishiladi, lekin bunday jarayonning davomiyligi aniqlanmagan va vaqt tushunchasi mavjud emas.
Ikkinchi postulat Agar A sistemasi B sistemasi bilan issiqlik muvozanatida bo'lsa va B tizimi C tizimi bilan termal muvozanatda bo'lsa, A va C tizimlari ham issiqlik muvozanatida bo'ladi.
Har qanday termodinamik tizimning ichki energiyasi U tizimni tashkil etuvchi barcha zarralarning (molekulalar, yadrolar, elektronlar, kvarklar va boshqalar) kinetik (harakat energiyasi) va potentsial (o'zaro ta'sir energiyasi) energiyalarining yig'indisidir, shu jumladan noma'lum turdagi energiya.
Tizimning ichki energiyasi uning massasiga (keng xossasiga), sistema moddasining tabiatiga va termodinamik parametrlarga bog'liq: U = f(V, T) yoki U = (P, T) J/mol bilan o'lchanadi. yoki J/kg. U holat funktsiyasidir, shuning uchun U jarayonning yo'liga bog'liq emas, balki tizimning boshlang'ich va oxirgi holati bilan belgilanadi. d. U - umumiy farq.
Atrof-muhit bilan energiya almashinuvi natijasida tizimning ichki energiyasi faqat issiqlik yoki ish shaklida o'zgarishi mumkin.
Insoniyatning amaliy tajribasini umumlashtirish bo'lgan bu fakt termodinamikaning birinchi qonunini (boshlanishini) bildiradi: U = Q – W Differensial shaklda (jarayonning cheksiz kichik qismi uchun): d. U = QW
"Tizimga beriladigan issiqlik tizimning ichki energiyasini va tizimning ishini oshirishga ketadi".
Izolyatsiya qilingan tizim uchun Q = 0 va W = 0, ya'ni U = 0 va U = const. Izolyatsiya qilingan tizimning ichki energiyasi doimiydir
Klauziusning formulasida: "Dunyoning energiyasi doimiydir". Birinchi turdagi doimiy harakat mashinasi (perpetum mobile) mumkin emas. Har xil energiya shakllari bir-biriga mutlaqo ekvivalent miqdorda o'tadi. Energiya paydo bo'lmaydi va yo'q qilinmaydi, faqat tizimdan tizimga o'tadi.
U funktsiyasi qo'shimcha hisoblanadi. Bu shuni anglatadiki, agar U 1 va U 2 qiymatlari bilan tavsiflangan ikkita tizim bitta tizimga birlashtirilsa, hosil bo'lgan ichki energiya U 1+2 uning tarkibiy qismlarining energiyalari yig'indisiga teng bo'ladi: U 1+ 2 = U 1 + U 2
Umumiy holatda issiqlik Q jarayonning funktsiyasidir, ya'ni uning miqdori jarayonning yo'liga bog'liq, lekin amaliyot uchun muhim bo'lgan ikki holatda issiqlik holat funktsiyasining xususiyatlarini oladi, ya'ni Q ning qiymati to'xtaydi. jarayonning yo'liga bog'liq bo'lib, tizimning faqat boshlang'ich va yakuniy holatlari aniqlanadi.
Biz taxmin qilamizki, jarayon davomida faqat tashqi bosim kuchlariga qarshi ish bajarilishi mumkin va foydali ish W = 0: Q = d. U+P d. V, va V = const ekan, u holda P d. V = 0: QV = d. U yoki integral shaklda: QV \u003d Uk - Un
Yana foydali ish W = 0 deb faraz qilamiz, keyin: Q = d. U+P d. V, P = const ekan, biz yozishimiz mumkin: QP = d. U + d (PV), QP = d (U + P V). Belgilang: N U + P V (entalpiya) QR = d. H yoki: QP \u003d Hk - Hn
Shunday qilib, kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti P = const da holat funksiyasi xossalarini oladi: QP = H; V = const uchun: QV = U.
Kimyoviy reaktsiyalar va fizik-kimyoviy jarayonlar ko'pincha doimiy bosimda (ochiq havoda, ya'ni P = const = 1 atm da) amalga oshirilganligi sababli, amalda hisob-kitoblar uchun ichki emas, balki ko'proq entalpiya tushunchasi qo'llaniladi. energiya. Ba'zida jarayonning "issiqligi" so'zi qo'shimcha tushuntirishsiz "entalpiya" bilan almashtiriladi va aksincha. Masalan, ular "shakllanish issiqligi" deyishadi, lekin f yozadilar. N.
Ammo agar bizni qiziqtiradigan jarayon V = const (avtoklavda) da davom etsa, u holda ifodani ishlatish kerak: QV = U.
Ifodani farqlaylik: N = U + P V d. H = d. U+Pd. V+Vd. P, doimiy bosimda V d. P = 0 va d. H = d. U+P d. V Integral shaklda: H = U + P V
Ideal gaz uchun Klapeyron-Mendeleev tenglamasi amal qiladi: P V \u003d n R T, bu erda n - gaz mollari soni, R 8, 314 J / mol K - universal gaz doimiysi. Keyin (T = const da) P V = n R T. Nihoyat, bizda: H = U + n R T n - reaksiya jarayonida gazsimon moddalar mollari sonining o'zgarishi.
Masalan, reaktsiya uchun: N 2 (g) + 3 H 2 (g) \u003d 2 NH 3 (g) n \u003d -2 va reaktsiya uchun: 2 H 2 O (g) 2 H 2 (g) ) + O 2 ( d) n = 3.
QV va QP o'rtasidagi farq faqat gazsimon moddalar reaksiyada ishtirok etgandagina sezilarli bo'ladi. Agar yo'q bo'lsa yoki n = 0 bo'lsa, QV = QP.
Reaksiyaning issiqlik ta'siri ostida issiqlik shaklida reaktsiya jarayonida ajralib chiqadigan yoki so'rilgan energiya miqdori tushuniladi, sharti: P = const yoki V = const; boshlang'ich moddalarning harorati reaksiya mahsulotlarining haroratiga teng ekanligini; kengaytiruvchi qisqarish ishidan tashqari tizimda boshqa ish (foydali) bajarilmasligi.
Turli jarayonlar davomida entalpiya o'zgarishi Jarayon O'lchash shartlari Ho, k.J/mol C 2 H 6 O (l) + 3 O 2 (g) → 2 CO 2 (g) + 3 H 2 O (l) P = 1 atm T = 298 K - 1 370. 68 Dissotsilanish issiqligi: H 2 O(l) → H+ + OH- P = 1 atm T = 298 K +57. 26 Neytrallanish issiqligi: H+ + OH- → H 2 O (l) P = 1 atm T = 298 K - 57. 26 Bug'lanish issiqligi: H 2 O (l) → H 2 O (g) P = 1 atm T = 373 K+40. 67 Erishish issiqligi: H 2 O (cr) → H 2 O (l) P = 1 atm T = 273 K +6. 02
QV yoki QP ning doimiyligi faktini kimyoviy termodinamika fan sifatida shakllanishidan ancha oldin G.I.Gess (issiqlik yig‘indilarining doimiylik qonuni yoki Gess qonuni) tomonidan eksperimental tarzda aniqlangan edi: Kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti quyidagilarga bog‘liq. boshlang'ich moddalar va reaktsiya mahsulotlarining turi va holati va ularni bir-biriga aylantirish usullariga bog'liq emas.
German Ivanovich Gess (1802 - 1850) - eng yirik rus olimlaridan biri, Sankt-Peterburg texnologik instituti professori. Jenevada tug'ilgan va yoshligidan Sankt-Peterburgda tarbiyalangan. Tibbiyot ta'limini Yurievda olgan, universitetni tugatgandan so'ng Stokgolmda J. Berzelius bilan birga ishlagan. Gess o'z tajribalarida ko'p issiqlik nisbatlari qonunini o'rnatishga harakat qildi (D. Daltonning ko'p nisbatlar qonuniga o'xshash). U bunga erisha olmadi (tabiatda bunday qonun yo'q), lekin eksperimental tadqiqotlar natijasida Gess issiqlik yig'indilarining doimiylik qonunini (Gess qonuni) chiqardi. 1842 yilda nashr etilgan ushbu asar termodinamikaning birinchi qonunini oldindan ko'rishdir.
H 1 \u003d H 2 + H 3 \u003d H 4 + H 5 + H 6
CO 2 C + O 2 \u003d CO 2 CO + 1/2 O 2 \u003d CO 2 C + 1/2 O 2 \u003d CO H 2 H 1 C CO H 3 H 1 \u003d H 2 + H 3
Hosil bo`lish issiqligi - oddiy moddalardan berilgan moddaning 1 mol hosil bo`lishining issiqlik effekti: f. H. Oddiy moddalarga bir xil turdagi atomlardan tashkil topgan moddalar deyiladi. Bu, masalan, azot N 2, kislorod O 2, grafit C va boshqalar.
Ta'rifdan kelib chiqadiki, suv hosil bo'lish issiqligi kattaligi bo'yicha reaksiyaning issiqlik effektiga teng: H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O QP = f. H
Agar reaksiya P = 1 atm da amalga oshirilsa, reaksiyaning o'lchangan issiqligi f ga teng bo'ladi. Ho - suv hosil bo'lishining standart issiqligi. Odatda f qiymatlari. Ammo amalda qo'llaniladigan deyarli barcha moddalar uchun 298 K jadvalda keltirilgan: f. Ho 298 (H 2 O).
Reaktsiya mahsulotlari H prod f r H Boshlang'ich materiallar H Ref. c-c f Oddiy moddalar
Kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti: a 1 A 1 + a 2 A 2 + = b 1 B 1 + b 2 B 2 + reaksiya mahsulotlarining hosil bo‘lish issiqliklari yig‘indisidan minus issiqliklar yig‘indisiga teng. boshlang'ich moddalarning shakllanishi (ai va bj stexiometrik koeffitsientlarini hisobga olgan holda):
1-misol: Benzol bug'ini gidrogenlash reaktsiyasining issiqlik ta'sirini hisoblang (bu reaktsiya heterojen katalizatorlar - platina metallari yuzasida amalga oshiriladi): C 6 H 6 + 3 H 2 \u003d C 6 H 12 298 K va P \ u003d 1 atm:
C 6 H 6 (g) f. Ho 298, q.J/mol 82,93 C 6 H 6(g) 49,04 C 6 H 12(g) H 2 -123,10 0 Modda r. H 0298 \u003d -123,10 - (82,93 +3 0) \u003d -206,03 k.J r. H 0298 \u003d -123, 10– (49, 04 + 3 0) \u003d -72, 14 k. J isp. H 0 \u003d 82,93 - 49,04 \u003d +33,89 k.J/mol
Yonish issiqligi - bu moddaning chuqur oksidlanish (yonish) reaktsiyasining issiqlik ta'siri (yuqori oksidlarga). Uglevodorodlarda yuqori oksidlar H 2 O (l) va CO 2. Bu holda, masalan, metanning kalorifik qiymati reaksiyaning issiqlik effektiga teng: CH 4 + 2 O 2 \ u003d CO 2 + 2 H 2 O (l) QP \u003d ox . H
ox qiymatlari. Ho 298 standart yonish issiqligi deb ataladi, ular 298 K da jadvalga kiritilgan. Bu erda "o" indeksi issiqliklar standart holatda (P \u003d 1 atm) aniqlanganligini ko'rsatadi, "oh" indeksi ingliz tilidan keladi - oksidlanish - oksidlanish.
Yonish mahsulotlari (CO 2, H 2 O) oh. H Ref. in-in oh. N mahsulot Reaksiya mahsulotlari r. H Boshlang'ich materiallar
Kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti: a 1 A 1 + a 2 A 2 + = b 1 B 1 + b 2 B 2 + boshlang'ich moddalarning yonish issiqliklari yig'indisidan minus issiqliklar yig'indisiga teng. reaktsiya mahsulotlarining yonishi (ai va bj stexiometrik koeffitsientlarini hisobga olgan holda):
2-misol: Moddalarning yonish issiqligidan foydalanib, glyukozani fermentatsiyalash orqali etanol (vino spirti) olish reaksiyasining issiqlik effektini hisoblang. C 6 H 12 O 6 \u003d 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 r. H 0298 \u003d 2815,8 - 2 1366,91 2 ∙ 0 \u003d 81,98 kJ CO 2 ning yonish issiqligi nolga teng.
Issiqlik sig'imi haroratga bog'liq. Shuning uchun o'rtacha va haqiqiy issiqlik quvvatlari o'rtasida farq qilinadi. T 1 - T 2 harorat oralig'idagi tizimning o'rtacha issiqlik sig'imi Q tizimiga berilgan issiqlik miqdorining ushbu oraliq qiymatiga nisbatiga teng:
Haqiqiy issiqlik sig'imi tenglama bilan aniqlanadi: Haqiqiy va o'rtacha issiqlik sig'imlari o'rtasidagi bog'liqlik tenglama bilan ifodalanadi:
Tizimning issiqlik sig'imi uning massasiga (yoki moddaning miqdoriga) bog'liq, ya'ni bu tizimning keng xususiyatidir. Agar issiqlik sig'imi massa birligiga tegishli bo'lsa, unda intensiv qiymat olinadi - o'ziga xos issiqlik sig'imi mahkamasi [J / kg K]. Ammo, agar biz S ni sistemaning moddasi miqdoriga bog'lasak, biz molyar issiqlik sig'imi sm [J / mol K] ni olamiz.
Quyidagilar mavjud: doimiy bosimdagi issiqlik sig'imi Cp; doimiy hajmdagi issiqlik sig'imi Cv. Ideal gaz holatida bu issiqlik sig'imlari quyidagi tenglama bilan bog'langan: Sr = S v + R.
Moddalarning issiqlik sig'imi haroratga bog'liq. Masalan, muzning issiqlik sig‘imi 250 K da 34,70 J/mol K dan 273 K da 37,78 J/mol K gacha o‘zgarib turadi. Qattiq jismlar uchun Debay 0 K ga yaqin haroratlar uchun quyidagi tenglama hosil qildi: SV= a T 3 (T-kublarning Debay qonuni), yuqorilari uchun esa: SV=3 R.
Odatda, issiqlik sig'imining haroratga bog'liqligi empirik tenglamalar yordamida uzatiladi: a, b va c konst bo'lsa, ular moddalarning fizik-kimyoviy xususiyatlariga oid ma'lumotnomalarda keltirilgan.
Agar matematik bog'liqlik r. T dan CP noma'lum, ammo turli haroratlarda reaktsiya ishtirokchilarining issiqlik sig'imining eksperimental qiymatlari mavjud, keyin r koordinatalarida grafik chiziladi. Co. P \u003d f (T) va 298 - T 2 oralig'ida egri chiziq ostidagi maydonni grafik tarzda hisoblang, u integralga teng:
Agar ko'rib chiqilayotgan harorat oralig'ida bir yoki bir nechta fazali o'tish sodir bo'lsa, u holda r ni hisoblashda ularning termal ta'sirini hisobga olish kerak. H:
Hisoblash sxemasi r. Ixtiyoriy T haroratda H reaktsiyalari quyidagicha. Birinchidan, r moddalarning hosil bo'lishining standart issiqliklari yoki yonish issiqliklaridan hisoblanadi. H 298 reaktsiyasi (yuqorida ta'riflanganidek). Bundan tashqari, Kirchhoff tenglamasiga ko'ra, termal effekt har qanday T haroratda hisoblanadi:
Jadvallarda deyarli barcha moddalar uchun f hosil bo'lishining standart issiqliklari (entalpiyalari) ko'rsatilgan. 0 K da Ho 0 va qiymatlar: T haroratda (ular 100 K oraliq bilan berilgan).
Kimyoviy reaksiyaning issiqlik effekti quyidagi tenglama bilan hisoblanadi: r. H 0 T = r. H00+
r. H 00 r bilan bir xil tarzda hisoblanadi. H 0298, ya'ni mahsulot va boshlang'ich materiallarning hosil bo'lish issiqliklari yig'indisi o'rtasidagi farq sifatida (lekin 0 K da):
Qiymatlar hisoblanadi: = prod ref. in-in, reaksiyaning stexiometrik koeffitsientlarini hisobga olgan holda.
