Ფიზიკური ქიმია. Ლექციის ჩანაწერები
მსგავსი დოკუმენტები
ტემპერატურის გავლენა ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე. ორმხრივი და ცალმხრივი რეაქციები, მათი მოლეკულურობა, რიგი, კინეტიკური კლასიფიკაცია. აქტიური შეჯახების თეორია. ჯაჭვური რეაქციები, თერმული აფეთქება. ფოტოქიმიური პროცესების სახეები, კვანტური გამოსავლიანობა.
ლექციების კურსი, დამატებულია 10/12/2015
ფიზიკური და კოლოიდური ქიმიის საგნისა და ობიექტის მახასიათებლები, მიზნები და ამოცანები. თერმოდინამიკის ძირითადი ცნებების აღწერა. ქიმიური კინეტიკა: ქიმიური რეაქციის სიჩქარე, არენიუსის განტოლება, კატალიზური პროცესები, ერთგვაროვანი კატალიზი და ავტოკატალიზი.
სახელმძღვანელო, დამატებულია 05/02/2014
ქიმიური თერმოდინამიკის პრობლემები. ფაზის წონასწორობა და ხსნარები. ელექტროლიტების თერმოდინამიკური და ელექტროსტატიკური თეორია. ქიმიური რეაქციების კინეტიკა. ნიმუშები, რომლებიც დაკავშირებულია ენერგიის ქიმიური და ელექტროქიმიური ფორმების ურთიერთ ტრანსფორმაციასთან.
სახელმძღვანელო, დამატებულია 21/11/2016
კატალიზი არის ქიმიური რეაქციების სიჩქარის შეცვლის პროცესი ნივთიერებების თანდასწრებით, რომლებსაც კატალიზატორები ეწოდება. ინფორმაცია სამრეწველო კატალიზისა და მისი როლის შესახებ ეკოლოგიაში. ენერგეტიკული ბარიერის გავლით, ჰომოგენური და ჰეტეროგენული კატალიზი.
რეზიუმე, დამატებულია 07.11.2009წ
ქიმიური რეაქციის სიჩქარე. ჰომოგენური და ჰეტეროგენული რეაქციები. აქტიური მასების კანონი. აქტივაციის ენერგია. კატალიზატორის გავლენა. ქიმიური წონასწორობის მუდმივი. Le Chatelier-ის პრინციპის არსი. მოლეკულურობის და რეაქციის რიგის კონცეფცია ქიმიურ კინეტიკაში.
პრეზენტაცია, დამატებულია 04/23/2013
ქიმიური კინეტიკური კონცეფცია. ფაქტორები, როგორიცაა რეაგენტების კონცენტრაცია, სისუფთავე, ტემპერატურა და კატალიზატორის ან ინჰიბიტორის არსებობა. ცნების „რეაქციის მოლეკულურობის“ განმარტება. კატალიზატორის არსი და მისი მოქმედება ქიმიურ რეაქციებში.
სახელმძღვანელო, დამატებულია 04/27/2016
ფიზიკურ-ქიმიური სისტემის ჰეტეროგენული წონასწორობის კანონის შესწავლა სტაბილურ თერმოდინამიკურ წონასწორობაში. მრავალკომპონენტიანი სითხეების მიმოხილვა. კინეტიკისა და კატალიზის ანალიზი. ნარკვევი ნივთიერების კონცენტრაციისა და ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაციის შესახებ.
პრეზენტაცია, დამატებულია 29/09/2013
ქიმიური რეაქციების არსის, ნიშნებისა და პირობების ანალიზი. ქიმიური რეაქციების კლასიფიკაცია სხვადასხვა კრიტერიუმების მიხედვით. ქიმიური რეაქციის სიჩქარის განსაზღვრა. კატალიზატორის ცნების განმარტება, აგრეთვე მისი გავლენის აღწერა ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე.
რეზიუმე, დამატებულია 28/06/2017
ქიმიური კინეტიკის ცნება, ქიმიური რეაქციის სიჩქარე. ქიმიური კინეტიკის ძირითადი კანონი. ტემპერატურის გავლენა ქიმიური რეაქციების სიჩქარეზე. კატალიზის კონცეფცია და არსი, კატალიზატორის პრინციპი. ქიმიური წონასწორობის მათემატიკური მდგომარეობა.
სახელმძღვანელო, დამატებულია 18/09/2015
ქიმიური რეაქციის სიჩქარეზე ნივთიერებების კონცენტრაციის, წნევის, რეაგენტების კონტაქტის ზედაპირის, ტემპერატურის გავლენა. აქტიური მასების კანონი. კატალიზის კონცეფცია არის რეაქციის აქტივაციის ენერგიის შემცირება, ხოლო დათრგუნვა არის მისი აქტივაციის ენერგიის ზრდა.
პრეზენტაციის აღწერა ცალკეულ სლაიდებზე:
1 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
2 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
3 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
გაზი არის ნივთიერების აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მოლეკულები მოძრაობენ შემთხვევით, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთისგან დიდ მანძილზე. მყარ სხეულებში ნაწილაკებს შორის მანძილი მცირეა, მიზიდულობის ძალა შეესაბამება მოგერიების ძალას. თხევადი არის აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელიც შუალედურია მყარ და აირისებრს შორის. სითხეში ნაწილაკები ერთმანეთთან ახლოს არიან და შეუძლიათ ერთმანეთთან შედარებით გადაადგილება; სითხეს, ისევე როგორც გაზს, არ აქვს ფიქსირებული ფორმა. პლაზმა არის ძალიან იშვიათი გაზი, რომელშიც შემთხვევით მოძრავი ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკები არის ელექტრონები და ატომების ან იონების დადებითად დამუხტული ბირთვები.).
4 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ერთი და იგივე ნივთიერების აგრეგატული მდგომარეობა არ განსხვავდება ქიმიური თვისებებითა და შემადგენლობით და მათი ფიზიკური თვისებები არ არის იგივე. მაგალითია H2O (წყალი). ფიზიკურ თვისებებში განსხვავებები განპირობებულია იმით, რომ აირისებრი, თხევადი და მყარი ნივთიერებების ნაწილაკები განლაგებულია ერთმანეთისგან არათანაბარ მანძილზე, რის გამოც მათ შორის მოქმედი მიზიდულობის ძალები ვლინდება არათანაბარი ხარისხით.
5 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
MKT-ის ძირითადი დებულებები ყველა ნივთიერება - თხევადი, მყარი და აირისებრი - წარმოიქმნება უმცირესი ნაწილაკებისგან - მოლეკულებისგან, რომლებიც თავად შედგება ატომებისგან („ელემენტარული მოლეკულები“). ქიმიური ნივთიერების მოლეკულები შეიძლება იყოს მარტივი ან რთული და შედგებოდეს ერთი ან მეტი ატომისგან. მოლეკულები და ატომები ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკებია. გარკვეულ პირობებში, მოლეკულებს და ატომებს შეუძლიათ შეიძინონ დამატებითი ელექტრული მუხტი და გადაიქცნენ დადებით ან უარყოფით იონებად. ატომები და მოლეკულები უწყვეტ ქაოტურ მოძრაობაში არიან. ნაწილაკები ერთმანეთთან ურთიერთქმედებენ ელექტრული ბუნების ძალებით. ნაწილაკებს შორის გრავიტაციული ურთიერთქმედება უმნიშვნელოა.
6 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
1. აგრეგატის მდგომარეობების დოქტრინა 1.1 შესავალი ფაზა გადასვლა - ნივთიერების გადასვლა აგრეგაციის ერთი მდგომარეობიდან მეორეში - შედედებული T-L დნობის L-T გამაგრება (გაყინვა) ფაზაში გადასვლას თან ახლავს სითბოს შეწოვა ან გამოყოფა.
7 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
1. საერთო მდგომარეობების დოქტრინა 1.2. მატერიის აირისებრი მდგომარეობა გაზი არის მატერიის აგრეგაციის მდგომარეობა, რომელშიც მისი შემადგენელი ნაწილაკები (ატომები, მოლეკულები, იონები) არ არის შეკრული ან ძალიან სუსტად შეკრული ურთიერთქმედების ძალებით, თავისუფლად მოძრაობენ, ავსებენ მათ მთელ მოცულობას. აირების ძირითადი მახასიათებლები: მათ აქვთ დაბალი სიმკვრივე, რადგან ნაწილაკები ერთმანეთისგან შორს არიან და არც საკუთარი ფორმა აქვთ და არც მოცულობა; ისინი მთლიანად ავსებენ ჭურჭელს, რომელშიც მდებარეობენ, იღებენ მის ფორმას და ადვილად იკუმშებიან.
8 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
მდგომარეობის იდეალური გაზის განტოლება იდეალური გაზი არის გაზის თეორიული მოდელი, რომელშიც უგულებელყოფილია გაზის ნაწილაკების ზომა და ურთიერთქმედება და მხედველობაში მიიღება მხოლოდ მათი ელასტიური შეჯახება. .
9 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
გაზის ნაწილაკები (ატომები, მოლეკულები, იონები) მიიღება მატერიალურ წერტილებად (ანუ მათ არ აქვთ მოცულობა) არ არსებობს ნაწილაკებს შორის ურთიერთმიზიდულობის ძალები (ინტერმოლეკულური ძალები) მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედება მცირდება აბსოლუტურად ელასტიურ ზემოქმედებამდე (ანუ ზემოქმედება). როდესაც კინეტიკური ენერგია მთლიანად გადადის ერთი ობიექტიდან მეორეზე) გაზის ნაწილაკებს (ატომები, მოლეკულები, იონები) აქვთ მოცულობის გაზის ნაწილაკები ურთიერთკავშირშია ურთიერთქმედების ძალებით, რომლებიც მცირდება ნაწილაკებს შორის მანძილის მატებასთან ერთად. მოლეკულებს შორის შეჯახება არ არის აბსოლუტურად ელასტიური იდეალური გაზი რეალური გაზი 1. დოქტრინა მთლიანი მდგომარეობების შესახებ 1.2. მატერიის აირისებრი მდგომარეობა ნამდვილი აირი ჰგავს იდეალურ გაზს ძლიერი იშვიათობის პირობებში და ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე
10 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
იდეალური გაზის მდგომარეობის განტოლება (მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლება) არის მიმართება, რომელიც აკავშირებს წნევის, მოცულობის და ტემპერატურის მნიშვნელობებს: სადაც n არის გაზის მოლების რაოდენობა, R = 8,31431 ჯ/მოლი. კ) - გაზის მუდმივი გაზი, რომელიც ემორჩილება ამ კანონს, რომელსაც ეწოდება იდეალური. გაზის კანონები
11 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
გაზის კანონები მუდმივ ტემპერატურაზე და მასაზე, გაზის მოცულობა უკუპროპორციულია მის წნევასთან. გაზის მოცემული მასის მოცულობა მუდმივ წნევაზე პირდაპირპროპორციულია აბსოლუტური ტემპერატურისა. აბსოლუტური ტემპერატურის ბოლცმანის მუდმივის პროპორციული: k=R/NA=1.38 10-23 J/K
12 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
იდეალურ გაზებს აქვთ იგივე მოლური მოცულობა. ნ. წ. = 22,4140 დმ3 (ლ) სხვა ტემპერატურასა და წნევაზე, ეს მნიშვნელობა განსხვავებული იქნება! გაზის კანონები
13 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
ისინი არ ემორჩილებიან იდეალური აირების კანონებს. გადახრების ძირითადი მიზეზებია გაზის მოლეკულების ურთიერთმიზიდულობა და საკუთარი მოცულობის არსებობა.მოლური მოცულობა შეიძლება იყოს გადახრების მახასიათებელი რეალური გაზები.
14 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
რეალური აირები რეალური აირები არ ემორჩილებიან მენდელეევ-კლაპეირონის განტოლებას. რეალური აირის მდგომარეობის განტოლება (ვან დერ ვაალის განტოლება) ერთი მოლისთვის n მოლზე a - ითვალისწინებს ინტერმოლეკულურ ურთიერთქმედებებს; ბ - ითვალისწინებს მოლეკულების შინაგან მოცულობას. სხვადასხვა გაზისთვის a და b კოეფიციენტები განსხვავებულია, ამიტომ ვან დერ ვაალის განტოლება არ არის უნივერსალური. დაბალ წნევაზე და მაღალ ტემპერატურაზე ვან დერ ვაალის განტოლება ხდება იდეალური გაზის მდგომარეობის განტოლება.
15 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
სითხის მთავარი თვისება, რომელიც განასხვავებს მას აგრეგაციის სხვა მდგომარეობებისგან, არის უნარი შეცვალოს მისი ფორმა განუსაზღვრელი ვადით ტანგენციალური მექანიკური სტრესების გავლენის ქვეშ, თუნდაც თვითნებურად მცირე, ხოლო პრაქტიკულად შეინარჩუნოს მოცულობა. თხევადი მდგომარეობა ჩვეულებრივ განიხილება მყარ და გაზს შორის შუალედად: აირი არ ინარჩუნებს არც მოცულობას და არც ფორმას, ხოლო მყარი ინარჩუნებს ორივეს. ნივთიერების თხევადი მდგომარეობა
16 სლაიდი
სლაიდის აღწერა:
მოლეკულების ვიბრაციულ-მთარგმნელობითი მოძრაობა, შეკუმშვა შინაგანი წნევის გამო, ასოციაცია (პოლარული მოლეკულების შემთხვევაში), შორი მანძილის წესრიგის არარსებობის შემთხვევაში, ზედაპირული დაჭიმულობა, სიბლანტე. სითხეების თვისებები:
17 სლაიდი
D. x. ნ. , პროფესორი, რუსეთის სახ. ქიმიური ტექნიკური უნივერსიტეტის ფიზიკური ქიმიის კათედრის გამგე. D.I. მენდელეევა კონიუხოვი ვალერი იურიევიჩი [ელფოსტა დაცულია] ru vkontakte. en
ლიტერატურა Vishnyakov A.V., Kizim N.F. ფიზიკური ქიმია. მოსკოვი: ქიმია, 2012 ფიზიკური ქიმია//რედ. K. S. კრასნოვა. M.: უმაღლესი სკოლა, 2001 Stromberg A. G., Semchenko D. P. ფიზიკური ქიმია. მ.: უმაღლესი სკოლა, 1999. ფიზიკური ქიმიის საფუძვლები. თეორია და ამოცანები: პროკ. შემწეობა უნივერსიტეტებისთვის / ვ. ვ. ერემინი და სხვები: 2005 წ.
ლიტერატურა Atkins P. ფიზიკური ქიმია. მ.: მირ. 1980. კარაპეტიანცი მ.ხ.ქიმიური თერმოდინამიკა. მოსკოვი: ქიმია, 1975 წ.
ლომონოსოვი მიხაილ ვასილიევიჩი (1711-65), მსოფლიო მნიშვნელობის პირველი რუსი ბუნებისმეტყველი, პოეტი, რომელმაც საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე რუსული ლიტერატურული ენის საფუძველს, მხატვარი, ისტორიკოსი, ეროვნული განათლების, მეცნიერებისა და ეკონომიკის განვითარების დამცველი. დაიბადა 8 (19 ნოემბერს) სოფელ დენისოვკაში (ახლანდელი სოფელი ლომონოსოვო) პომორის ოჯახში. 19 წლის ასაკში გაემგზავრა სასწავლებლად (1731 წლიდან მოსკოვის სლავურ-ბერძნულ-ლათინურ აკადემიაში, 1735 წლიდან პეტერბურგის აკადემიურ უნივერსიტეტში, 1736-41 წლებში გერმანიაში). 1742 წლიდან დამხმარე, 1745 წლიდან პეტერბურგის მეცნიერებათა აკადემიის აკადემიკოსი.
1748 წელს მან დააარსა პირველი ქიმიური ლაბორატორია რუსეთში მეცნიერებათა აკადემიაში. ლომონოსოვის ინიციატივით დაარსდა მოსკოვის უნივერსიტეტი (1755). მან შეიმუშავა ატომური და მოლეკულური იდეები მატერიის აგებულების შესახებ. კალორიულობის თეორიის დომინირების დროს ის ამტკიცებდა, რომ სითბო გამოწვეულია სხეულების მოძრაობით. მან ჩამოაყალიბა მატერიისა და მოძრაობის კონსერვაციის პრინციპი. გამორიცხულია ფლოგისტონი ქიმიური აგენტების რიცხვიდან. საფუძველი ჩაუყარა ფიზიკურ ქიმიას.
გამოიკვლია ატმოსფერული ელექტროენერგია და გრავიტაცია. შემოგვთავაზა დოქტრინა ფერის შესახებ. შექმნა არაერთი ოპტიკური ინსტრუმენტი. აღმოაჩინა ატმოსფერო ვენერაზე. აღწერა დედამიწის სტრუქტურა, ახსნა მრავალი მინერალისა და მინერალის წარმოშობა. გამოაქვეყნა სახელმძღვანელო მეტალურგიაში. მან ხაზი გაუსვა ჩრდილოეთ ზღვის მარშრუტის შესწავლის მნიშვნელობას, ციმბირის განვითარებას. მან გააცოცხლა მოზაიკის ხელოვნება და სმალტის წარმოება, თავის სტუდენტებთან ერთად შექმნა მოზაიკური ნახატები. სამხატვრო აკადემიის წევრი (1763). დაკრძალეს პეტერბურგში, მე-18 საუკუნის ნეკროპოლისში.
ლომონოსოვის განმარტება: ”ფიზიკური ქიმია არის მეცნიერება, რომელიც სწავლობს, ფიზიკის დებულებებისა და ექსპერიმენტების საფუძველზე, რა ხდება რთულ სხეულებში ქიმიური ოპერაციების დროს…. ფიზიკურ ქიმიას შეიძლება ეწოდოს ქიმიური ფილოსოფია.
დასავლეთ ევროპაში ჩვეულებრივად მიჩნეულია 1888 წელი ფიზიკური ქიმიის შექმნის წლად, როდესაც ვ. ოსტვალდმა დაიწყო ამ კურსის კითხვა პრაქტიკული სავარჯიშოების თანხლებით და დაიწყო ჟურნალის Zeitschtift fur physikalische Chemie-ის გამოცემა. იმავე წელს ლაიფციგის უნივერსიტეტში მოეწყო ფიზიკური ქიმიის კათედრა ვ.ოსტვალდის ხელმძღვანელობით.
დაიბადა და დიდხანს იცხოვრა რუსეთის იმპერიაში, 35 წლის ასაკში რუსეთის მოქალაქეობა გერმანიით შეიცვალა. ლაიფციგში გაატარა თავისი ცხოვრების უმეტესი ნაწილი, სადაც მას "რუს პროფესორს" უწოდებდნენ. 25 წლისამ დაიცვა სადოქტორო დისერტაცია თემაზე „მოცულობით-ქიმიური და ოპტოქიმიური კვლევა“.
1887 წელს მან მიიღო შეთავაზება გადასულიყო ლაიფციგში, სადაც დააარსა უნივერსიტეტში ფიზიკისა და ქიმიის ინსტიტუტი, რომელსაც ხელმძღვანელობდა 1905 წლამდე. 1888 წელს დაიკავა ლაიფციგის უნივერსიტეტის ფიზიკური და არაორგანული ქიმიის ძალიან პრესტიჟული განყოფილება. . ის ამ თანამდებობაზე 12 წელი მუშაობდა.
ვ.ოსტვალდის „ლაიფციგის სკოლიდან“ მოვიდნენ: ნობელის პრემიის ლაურეატები ს.არენიუსი, ჯ.ვან'ტ ჰოფი, ვ.ნერნსტი, ცნობილი ფიზიკოქიმიკოსები გ.ტამანი და ფ.დონანი, ორგანული ქიმიკოსი ჯ.ვისლისენსი, ცნობილი ამერიკელი ქიმიკოსი გ.ნ. ლუისი. წლების განმავლობაში ოსტვალდში ვარჯიშობდნენ რუსი ქიმიკოსები: ი.
ოსტვალდის ერთ-ერთი უნიკალური თვისება იყო მისი მრავალწლიანი აქტიური უარყოფა ატომურ-მოლეკულურ თეორიაზე (თუმცა მან შემოგვთავაზა ტერმინი „მოლი“). „ქიმიკოსი ვერ ხედავს ატომებს. ”ის იკვლევს მხოლოდ მარტივ და გასაგებ კანონებს, რომლებიც არეგულირებს რეაგენტების მასისა და მოცულობის თანაფარდობას.”
W. Ostwald-მა მოიფიქრა დაწერა მოცულობითი ქიმიის სახელმძღვანელო, რომელშიც სიტყვა "ატომი" არასოდეს არის ნახსენები. 1904 წლის 19 აპრილს ლონდონში ქიმიის საზოგადოების წევრების წინაშე დიდი მოხსენებით გამოსვლისას, ოსტვალდი ცდილობდა დაემტკიცებინა, რომ ატომები არ არსებობს და „რასაც ჩვენ მატერიას ვუწოდებთ არის მხოლოდ ენერგიების ერთობლიობა მოცემულ ადგილას“.
ვ.ოსტვალდის პატივსაცემად, ტარტუს უნივერსიტეტის ტერიტორიაზე დამონტაჟდა მემორიალური დაფა წარწერით ესტონურ, გერმანულ და ინგლისურ ენებზე.
პროგნოზირება შესაძლებელია თუ არა რეაქცია სპონტანურად; თუ რეაქცია მიმდინარეობს, მაშინ რამდენად ღრმაა (რა არის რეაქციის პროდუქტების წონასწორული კონცენტრაციები); თუ რეაქცია გრძელდება, მაშინ რა სიჩქარით.
1. ნივთიერების სტრუქტურა ამ ნაწილში, კვანტური მექანიკის საფუძველზე (შროდინგერის განტოლება), ახსნილია ატომებისა და მოლეკულების სტრუქტურა (ატომებისა და მოლეკულების ელექტრონული ორბიტალები), მყარი სხეულების კრისტალური ბადეები და ა.შ. განიხილება.
2. თერმოდინამიკის კანონებზე (საწყისებზე) დაფუძნებული ქიმიური თერმოდინამიკა საშუალებას იძლევა: გამოვთვალოთ ქიმიური რეაქციების და ფიზიკურ-ქიმიური პროცესების თერმული ეფექტები, გამოვთვალოთ ქიმიური რეაქციების მიმართულება, გამოვთვალოთ რეაგენტებისა და რეაქციის პროდუქტების წონასწორული კონცენტრაციები.
3. ფაზური წონასწორობის თერმოდინამიკა იგი სწავლობს ფაზური გადასვლების კანონზომიერებებს ერთკომპონენტიან და მრავალკომპონენტიან (ხსნარში) სისტემებში. მისი მთავარი მიზანია ამ სისტემებისთვის ფაზური წონასწორობის დიაგრამების აგება.
4. ელექტროქიმია იკვლევს ელექტროლიტური ხსნარების თვისებებს, მათ ქცევის თავისებურებებს მოლეკულურ ხსნარებთან შედარებით, იკვლევს ქიმიური რეაქციების ენერგიისა და ელექტროენერგიის ურთიერთკონვერსიის ნიმუშებს ელექტროქიმიური (გალვანური) უჯრედებისა და ელექტროლიზატორების მუშაობისას.
5. ქიმიური კინეტიკა და კატალიზი იკვლევს ქიმიური რეაქციების მიმდინარეობის კანონზომიერებებს დროში, იკვლევს თერმოდინამიკური პარამეტრების (წნევა, ტემპერატურა და სხვ.), კატალიზატორებისა და ინჰიბიტორების არსებობას რეაქციების სიჩქარესა და მექანიზმზე.
ცალკე მეცნიერებაში კოლოიდური ქიმია გამოირჩევა ფიზიკური ქიმიის მონაკვეთით - ზედაპირული ფენომენების და დისპერსიული სისტემების ფიზიკური ქიმიით.
კლასიკური თერმოდინამიკა არის თეორიული ფიზიკის ფილიალი და სწავლობს სისტემებს შორის ენერგიისა და ენერგიის გადასვლის სხვადასხვა ტიპის გადასვლის ნიმუშებს სითბოსა და სამუშაოს სახით (თერმო - სითბო, დინამო - მოძრაობა).
თერმოდინამიკა აბსტრაქტებს რაიმე პროცესის გამომწვევ მიზეზებს და იმ დროს, რომლის დროსაც ეს პროცესი ხდება, მაგრამ მოქმედებს მხოლოდ სისტემის საწყისი და საბოლოო პარამეტრებით, რომლებიც მონაწილეობენ ნებისმიერ ფიზიკურ და ქიმიურ პროცესში. ცალკეული მოლეკულების თვისებები არ არის გათვალისწინებული, მაგრამ გამოიყენება მრავალი მოლეკულისგან შემდგარი სისტემების საშუალო მახასიათებლები.
ქიმიური თერმოდინამიკის ამოცანებია: ქიმიური რეაქციების და ფიზიკოქიმიური პროცესების თერმული ეფექტების გაზომვა და გამოთვლა, რეაქციების მიმართულებისა და სიღრმის პროგნოზირება, ქიმიური და ფაზური წონასწორობის ანალიზი და ა.შ.
1. 1. TD-ის ძირითადი ცნებები და განმარტებები თერმოდინამიკაში ჩვენთვის საინტერესო ყველა პროცესი ხდება თერმოდინამიკურ სისტემებში. სისტემა - სხეული ან სხეულთა ჯგუფი, რეალურად ან გონებრივად იდენტიფიცირებული გარემოში დამკვირვებლის მიერ.
სისტემა არის მიმდებარე სამყაროს ნაწილი, რომელიც ჩვენ განსაკუთრებით გვაინტერესებს. ყველაფერი დანარჩენი სამყაროში არის გარემო (გარემო). ზოგადად მიღებულია, რომ გარემო იმდენად დიდია (აქვს უსასრულო მოცულობა), რომ ენერგიის გაცვლა თერმოდინამიკურ სისტემასთან არ ცვლის მის ტემპერატურას.
ენერგიისა და მატერიის გარემოსთან გაცვლის ხასიათის მიხედვით, სისტემები იყოფა: იზოლირებულად - მათ არ შეუძლიათ გაცვალონ არც მატერია და არც ენერგია; დახურულია - შეუძლია ენერგიის გაცვლა, მაგრამ არ შეუძლია - მატერია; ღია - შეუძლია გაცვალოს როგორც მატერია, ასევე ენერგია.
ფაზების რაოდენობის მიხედვით სისტემები იყოფა: ერთგვაროვან - შედგება ერთი ფაზისგან (Na. Cl ხსნარი წყალში); ჰეტეროგენული - სისტემა მოიცავს რამდენიმე ფაზას, რომლებიც ერთმანეთისგან გამოყოფილია ინტერფეისებით. ჰეტეროგენული სისტემების მაგალითია წყალში, რძეში მცურავი ყინული (ცხიმის წვეთები - ერთი ფაზა, წყლის გარემო - მეორე).
ფაზა არის სისტემის ერთგვაროვანი ნაწილების ნაკრები, რომლებსაც აქვთ იგივე ქიმიური და ფიზიკური თვისებები და გამოყოფილია სისტემის სხვა ნაწილებისგან ფაზური ინტერფეისებით. თითოეული ფაზა არის ჰეტეროგენული სისტემის ერთგვაროვანი ნაწილი
კომპონენტების რაოდენობის მიხედვით, სისტემები იყოფა ერთ-ორ, სამკომპონენტიან და მრავალკომპონენტად. კომპონენტები არის ინდივიდუალური ქიმიკატები, რომლებიც ქმნიან სისტემას, რომელიც შეიძლება იზოლირებული იყოს სისტემისგან და არსებობდეს მის გარეთ.
ნებისმიერ თერმოდინამიკურ სისტემას შეიძლება ახასიათებდეს დიდი რაოდენობით ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, რომლებიც იღებენ გარკვეულ მნიშვნელობებს: ტემპერატურა, წნევა, თბოგამტარობა, სითბოს სიმძლავრე, კომპონენტების კონცენტრაცია, დიელექტრიკული მუდმივი და ა.შ.
ქიმიურ თერმოდინამიკაში საქმე ეხება იმ თვისებებს, რომლებიც შეიძლება ცალსახად გამოიხატოს ტემპერატურის, წნევის, მოცულობის ან ნივთიერებების კონცენტრაციის ფუნქციებში სისტემაში. ამ თვისებებს თერმოდინამიკური თვისებები ეწოდება.
თერმოდინამიკური სისტემის მდგომარეობა მიჩნეულია მოცემულად, თუ მითითებულია მისი ქიმიური შემადგენლობა, ფაზური შემადგენლობა და დამოუკიდებელი თერმოდინამიკური პარამეტრების მნიშვნელობები. დამოუკიდებელ პარამეტრებში შედის: წნევა (P), მოცულობა (V), ტემპერატურა (T), ნივთიერების რაოდენობა n რაოდენობის მოლის სახით ან კონცენტრაციის სახით (C). მათ სახელმწიფო პარამეტრებს უწოდებენ.
ერთეულების მიმდინარე სისტემის (SI) მიხედვით, ძირითადი თერმოდინამიკური პარამეტრები დაყენებულია შემდეგ ერთეულებში: [მ 3] (მოცულობა); [Pa] (ზეწოლა); [მოლი] (ნ); [K] (ტემპერატურა). გამონაკლისის სახით ქიმიურ თერმოდინამიკაში ნებადართულია წნევის სისტემის გარეთ არსებული ერთეულის, ნორმალური ფიზიკური ატმოსფეროს (ატმ) გამოყენება 101. 325 კ.პა.
თერმოდინამიკური პარამეტრები და თვისებები შეიძლება იყოს: ინტენსიური - ისინი არ არიან დამოკიდებული სისტემის მასაზე (მოცულობაზე). ეს არის ტემპერატურა, წნევა, ქიმიური პოტენციალი და ა.შ. ვრცელი - ისინი დამოკიდებულია სისტემის მასაზე (მოცულობაზე). ეს არის ენერგია, ენტროპია, ენთალპია და ა.შ. რთული სისტემის ფორმირებისას ინტენსიური თვისებები სწორდება და ვრცელი ჯამდება.
ნებისმიერ ცვლილებას, რომელიც ხდება სისტემაში და თან ახლავს ერთი თერმოდინამიკური მდგომარეობის პარამეტრის (სისტემის თვისებების) ცვლილებას, თერმოდინამიკური პროცესი ეწოდება. თუ პროცესის მიმდინარეობა ცვლის სისტემის ქიმიურ შემადგენლობას, მაშინ ასეთ პროცესს ქიმიური რეაქცია ეწოდება.
ჩვეულებრივ, პროცესის მსვლელობისას, ნებისმიერი (ან რამდენიმე) პარამეტრი უცვლელი რჩება. შესაბამისად განასხვავებენ: იზოთერმული პროცესი მუდმივ ტემპერატურაზე (T = const); იზობარული პროცესი - მუდმივი წნევის დროს (P = const); იზოქორული პროცესი - მუდმივ მოცულობაზე (V = const); ადიაბატური პროცესი გარემოსთან სითბოს გაცვლის არარსებობის შემთხვევაში (Q = 0).
როდესაც პროცესები ხდება არაიზოლირებულ სისტემებში, სითბო შეიძლება შეიწოვოს ან განთავისუფლდეს. ამ მახასიათებლის შესაბამისად, პროცესები იყოფა ეგზოთერმულ (სითბოს გამოთავისუფლება) და ენდოთერმულ (სითბოს შთანთქმა).
პროცესის დროს სისტემა ერთი წონასწორული მდგომარეობიდან მეორე წონასწორობაში გადადის.თერმოდინამიკური წონასწორობა არის სისტემის მდგომარეობა, რომელშიც შეინიშნება თერმული, მექანიკური და ქიმიური (ელექტროქიმიური) წონასწორობა გარემოსთან და სისტემის ფაზებს შორის.
წონასწორობის მდგომარეობებია: სტაბილური; მეტასტაბილური. პროცესს ეწოდება წონასწორობა (კვაზი-სტატიკური), თუ ის უსასრულოდ ნელა გადის სისტემის წონასწორობის მდგომარეობების უწყვეტ მიმდევრობაში.
პროცესებს, რომლებიც თავისთავად წარმოიქმნება და არ საჭიროებს გარე ენერგიას მათი განხორციელებისთვის, ეწოდება სპონტანური (პოზიტიური) პროცესები. როდესაც პროცესის განსახორციელებლად გარემოდან ენერგიის მოპოვება ხდება, ანუ სისტემაზე მუშაობა ხდება, მაშინ პროცესს ეწოდება არასპონტანური (უარყოფითი).
მდგომარეობის ფუნქციები სახელმწიფო ფუნქციები არის სისტემის თვისებები (შიდა ენერგია U, ენთალპია H, ენტროპია S და სხვ.), ისინი ახასიათებენ სისტემის მოცემულ მდგომარეობას. მათი ცვლილებები პროცესის დროს არ არის დამოკიდებული მის გზაზე და განისაზღვრება მხოლოდ სისტემის საწყისი და საბოლოო მდგომარეობებით.
ამ ფუნქციის უსასრულოდ მცირე ცვლილება არის d-ის ჯამური დიფერენციალი. უ, დ. S და ა.შ.:
პროცესის (გადასვლის) ფუნქციები პროცესის ფუნქციები (სითბო Q, სამუშაო W) - ისინი არ არიან სისტემის თვისებები (ისინი არ არიან სისტემაში), ისინი წარმოიქმნება პროცესის დროს, რომელშიც სისტემა მონაწილეობს.
თუ სისტემაში არ არის სითბო და მუშაობა, მაშინ მათ ცვლილებაზე საუბარი უაზროა, კონკრეტულ პროცესში მხოლოდ მათ Q ან W რაოდენობაზე შეიძლება ვისაუბროთ. მათი რაოდენობა დამოკიდებულია პროცესის განხორციელების გზაზე. უსასრულოდ მცირე რაოდენობით აღინიშნება Q, W.
მოძრაობა მატერიის ატრიბუტია. მოძრაობის საზომი, ანუ რაოდენობრივი და ხარისხობრივი მახასიათებელი არის ენერგია. ენერგია არის სისტემის მდგომარეობის ფუნქცია. მისი ცვლილება კონკრეტულ პროცესში არ არის დამოკიდებული პროცესის გზაზე და განისაზღვრება მხოლოდ სისტემის საწყისი და საბოლოო მდგომარეობებით.
ცნობილია ენერგიის მრავალი განსხვავებული ტიპი: მექანიკური, ელექტრო, ქიმიური და ა.შ., მაგრამ ენერგია სისტემიდან სისტემაში გადადის მხოლოდ ორი ფორმით: სითბოს ან სამუშაოს სახით.
სითბო (Q) არის ენერგიის გადაცემის ფორმა სისტემიდან სისტემაში, ნაწილაკების (მოლეკულები, ატომები, იონები და ა.შ.) ქაოტური გადაადგილების გამო, კონტაქტური სისტემების.
თერმოდინამიკაში სისტემას მიწოდებული სითბო აღიქმება როგორც დადებითი (მაგალითად, ენდოთერმული რეაქციის სითბო), ხოლო სისტემიდან ამოღებული სითბო უარყოფითია (ეგზოთერმული რეაქციის სითბო). თერმოქიმიაში პირიქითაა.
მუშაობა არის ენერგიის გადაცემის ფორმა სისტემიდან სისტემაში მიკრო ან მაკრო სხეულების მიმართული მოძრაობის გამო. ლიტერატურაში ნამუშევარი აღინიშნება W-ით (ინგლისური „work“-დან) ან A (გერმანული „arbait“-დან).
არსებობს სხვადასხვა სახის სამუშაო: მექანიკური, ელექტრული, მაგნიტური, ზედაპირული ცვლილებები და ა.შ. ნებისმიერი სახის უსაზღვროდ მცირე ნამუშევარი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც განზოგადებული ძალისა და განზოგადებული კოორდინატის ცვლილების პროდუქტი, მაგალითად:
ყველა სახის სამუშაოს ჯამს, გარდა გარე წნევის ძალების წინააღმდეგ მუშაობისა P - გაფართოების სამუშაო - შეკუმშვა, ეწოდება სასარგებლო სამუშაო W':
თერმოდინამიკაში სამუშაო ითვლება დადებითად, თუ მას ასრულებს თავად სისტემა და უარყოფითად, თუ იგი შესრულებულია სისტემაზე. IUPAC-ის რეკომენდაციების მიხედვით, ჩვეულებრივად მიჩნეულია სისტემაზე შესრულებული სამუშაო დადებითად („ეგოისტური“ პრინციპი დადებითია, რომელიც ზრდის შინაგან ენერგიას).
იდეალური აირის გაფართოების მუშაობა სხვადასხვა პროცესებში 1. გაფართოება ვაკუუმში: W = 0. 2. იზოქორული შექცევადი გაფართოება: დ. V = 0 ვ = 0
თერმოდინამიკის დასკვნები და მიმართებები ჩამოყალიბებულია ორი პოსტულატისა და სამი კანონის საფუძველზე. ნებისმიერი იზოლირებული სისტემა საბოლოოდ მოდის წონასწორობის მდგომარეობაში და სპონტანურად ვერ ტოვებს მას (პირველი პოსტულატი) ანუ თერმოდინამიკა არ აღწერს ასტრონომიული მასშტაბის სისტემებს და მიკროსისტემებს მცირე რაოდენობის ნაწილაკებით (
სპონტანურ გადასვლას არაწონასწორი მდგომარეობიდან წონასწორობის მდგომარეობაში ეწოდება რელაქსაცია. ანუ წონასწორული მდგომარეობა აუცილებლად მიიღწევა, მაგრამ ასეთი პროცესის ხანგრძლივობა არ არის განსაზღვრული და არ არსებობს დროის ცნება.
მეორე პოსტულატი თუ A სისტემა თერმულ წონასწორობაშია B სისტემასთან, ხოლო B სისტემა თერმულ წონასწორობაშია C სისტემასთან, მაშინ A და C სისტემები ასევე თერმულ წონასწორობაში არიან.
ნებისმიერი თერმოდინამიკური სისტემის U შიდა ენერგია არის ყველა ნაწილაკების (მოლეკულები, ბირთვები, ელექტრონები, კვარკები და ა.შ.) კინეტიკური (მოძრაობის ენერგია) და პოტენციური (ურთიერთმოქმედების ენერგია) ენერგიის ჯამი, რომლებიც ქმნიან სისტემას, მათ შორის უცნობი ტიპის ენერგია.
სისტემის შიდა ენერგია დამოკიდებულია მის მასაზე (ვრცელ თვისებებზე), სისტემის ნივთიერების ბუნებაზე და თერმოდინამიკურ პარამეტრებზე: U = f(V, T) ან U = (P, T) იზომება ჯ/მოლში. ან ჯ/კგ. U არის მდგომარეობის ფუნქცია, ამიტომ U არ არის დამოკიდებული პროცესის გზაზე, არამედ განისაზღვრება სისტემის საწყისი და საბოლოო მდგომარეობით. დ. U არის სრული დიფერენციალი.
სისტემის შიდა ენერგია შეიძლება შეიცვალოს ენერგიის გაცვლის შედეგად გარემოსთან მხოლოდ სითბოს ან სამუშაოს სახით.
ეს ფაქტი, რომელიც წარმოადგენს კაცობრიობის პრაქტიკული გამოცდილების განზოგადებას, გადმოსცემს თერმოდინამიკის პირველ კანონს (დასაწყისს): U = Q – W დიფერენციალური ფორმით (პროცესის უსასრულოდ მცირე ნაწილისთვის): დ. U = QW
„სისტემას მიწოდებული სითბო მიდის სისტემის შიდა ენერგიის გასაზრდელად და სისტემის მიერ მუშაობის შესრულებაზე“.
იზოლირებული სისტემისთვის Q = 0 და W = 0, ანუ U = 0 და U = კონსტ. იზოლირებული სისტემის შიდა ენერგია მუდმივია
კლაუსიუსის ფორმულირებაში: "სამყაროს ენერგია მუდმივია". პირველი ტიპის მუდმივი მოძრაობის მანქანა (perpetum mobile) შეუძლებელია. ენერგიის სხვადასხვა ფორმა გადადის ერთმანეთში მკაცრად ექვივალენტური რაოდენობით. ენერგია არ წარმოიქმნება და არ ნადგურდება, არამედ მხოლოდ სისტემიდან სისტემაში გადადის.
ფუნქცია U არის დანამატი. ეს ნიშნავს, რომ თუ ორი სისტემა, რომელიც ხასიათდება U 1 და U 2 მნიშვნელობებით, გაერთიანდება ერთ სისტემაში, მაშინ მიღებული შიდა ენერგია U 1+2 უდრის მისი შემადგენელი ნაწილების ენერგიების ჯამს: U 1+. 2 = U 1 + U 2
ზოგადად, სითბო Q არის პროცესის ფუნქცია, ანუ მისი რაოდენობა დამოკიდებულია პროცესის გზაზე, მაგრამ პრაქტიკისთვის მნიშვნელოვან ორ შემთხვევაში სითბო იძენს მდგომარეობის ფუნქციის თვისებებს, ანუ Q-ის მნიშვნელობა წყდება. დამოკიდებულია პროცესის გზაზე და განისაზღვრება მხოლოდ სისტემის საწყისი და საბოლოო მდგომარეობები.
ჩვენ ვვარაუდობთ, რომ პროცესის განმავლობაში შეიძლება შესრულდეს მხოლოდ გარე წნევის ძალების წინააღმდეგ მუშაობა და სასარგებლო სამუშაო W = 0: Q = d. U+P დ. V და რადგან V = const, მაშინ P d. V = 0: QV = d. U ან ინტეგრალური ფორმით: QV \u003d Uk - Un
ისევ ვივარაუდებთ, რომ სასარგებლო სამუშაო W = 0, შემდეგ: Q = d. U+P დ. V, ვინაიდან P = const, შეგვიძლია დავწეროთ: QP = d. U + d(PV), QP = d(U + P V). აღვნიშნავთ: Н U + P V (ენთალპია) QР = d. H ან: QP \u003d Hk - Hn
ამრიგად, ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი იძენს მდგომარეობის ფუნქციის თვისებებს P = const: QP = H; V = const: QV = U.
ვინაიდან ქიმიური რეაქციები და ფიზიკურ-ქიმიური პროცესები უფრო ხშირად ტარდება მუდმივი წნევით (ღია ცის ქვეშ, ანუ P = const = 1 ატმ), პრაქტიკაში, ენთალპიის კონცეფცია უფრო ხშირად გამოიყენება გამოთვლებისთვის, ვიდრე შიდა. ენერგია. ზოგჯერ პროცესის სიტყვა „სითბო“ შემდგომი განმარტების გარეშე იცვლება „ენთალპიით“ და პირიქით. მაგალითად, ისინი ამბობენ "ფორმირების სითბო", მაგრამ წერენ f. ნ.
მაგრამ თუ ჩვენთვის საინტერესო პროცესი მიმდინარეობს V = const (ავტოკლავში), მაშინ უნდა გამოვიყენოთ გამოთქმა: QV = U.
განვასხვავოთ გამოთქმა: Н = U + P V დ. H = d. U+Pd. V+Vd. P, მუდმივი წნევის დროს V d. P = 0 და d. H = d. U+P დ. V ინტეგრალური სახით: H = U + P V
იდეალური გაზისთვის მოქმედებს კლაპეირონ-მენდელეევის განტოლება: P V \u003d n R T, სადაც n არის გაზის მოლების რაოდენობა, R 8, 314 J / mol K არის უნივერსალური გაზის მუდმივი. შემდეგ (T = const) P V = n R T. ბოლოს გვაქვს: H = U + n R T n არის აირისებრი ნივთიერებების მოლების რაოდენობის ცვლილება რეაქციის დროს.
მაგალითად, რეაქციისთვის: N 2 (g) + 3 H 2 (g) \u003d 2 NH 3 (g) n \u003d -2 და რეაქციისთვის: 2 H 2 O (g) 2 H 2 (გ ) + O 2 (დ) n = 3.
QV-სა და QP-ს შორის განსხვავებები მნიშვნელოვანია მხოლოდ მაშინ, როდესაც რეაქციაში მონაწილეობენ აირისებრი ნივთიერებები. თუ არცერთი არ არის, ან თუ n = 0, მაშინ QV = QP.
რეაქციის თერმული ეფექტის ქვეშ გვესმის რეაქციის დროს გამოთავისუფლებული ან შთანთქმული ენერგიის რაოდენობა სითბოს სახით, იმ პირობით, რომ P = const ან V = const; რომ საწყისი მასალების ტემპერატურა უდრის რეაქციის პროდუქტების ტემპერატურას; რომ სისტემაში სხვა სამუშაო (სასარგებლო) არ კეთდება, გარდა შეკუმშვის გაფართოების სამუშაოებისა.
ენთალპიის ცვლილება სხვადასხვა პროცესის დროს პროცესის გაზომვის პირობები 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 ატმ T = 298 K − 1 370. 68 დისოციაციის სითბო: H 2 O(l) → H+ + OH- P = 1 ატმ T = 298 K +57. 26 ნეიტრალიზაციის სითბო: H+ + OH- → H 2 O (l) P = 1 ატმოსფერო T = 298 K − 57. 26 აორთქლების სითბო: H 2 O (l) → H 2 O (g) P = 1 ატმოსფერო T = 373 K+40. 67 შერწყმის სითბო: H 2 O (cr) → H 2 O (l) P = 1 ატმ T = 273 K +6. 02
QV ან QP-ის მუდმივობის ფაქტი, ქიმიური თერმოდინამიკის, როგორც მეცნიერების ჩამოყალიბებამდე დიდი ხნით ადრე, ექსპერიმენტულად დაადგინა G.I. Hess-მა (სითბოს ჯამების მუდმივობის კანონი ან ჰესის კანონი): ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი დამოკიდებულია საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების ტიპი და მდგომარეობა და არ არის დამოკიდებული მათი ერთმანეთში გარდაქმნის გზებზე.
გერმანი ივანოვიჩ ჰესი (1802 - 1850) - ერთ-ერთი უდიდესი რუსი მეცნიერი, პეტერბურგის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის პროფესორი. დაიბადა ჟენევაში და ადრეული ასაკიდან გაიზარდა პეტერბურგში. სამედიცინო განათლება მიიღო იურიევში, უნივერსიტეტის დამთავრების შემდეგ მუშაობდა სტოკჰოლმში ჯ.ბერცელიუსთან. ჰესი თავის ექსპერიმენტებში ცდილობდა დაედგინა მრავალჯერადი თერმული შეფარდების კანონი (დ. დალტონის მრავალჯერადი შეფარდების კანონის მსგავსი). მან ეს ვერ მიაღწია წარმატებას (ასეთი კანონი ბუნებაში არ არსებობს), მაგრამ ექსპერიმენტული კვლევების შედეგად ჰესმა გამოიტანა სითბური ჯამების მუდმივობის კანონი (ჰესის კანონი). 1842 წელს გამოქვეყნებული ეს ნაშრომი არის თერმოდინამიკის პირველი კანონის მოლოდინი.
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
წარმოქმნის სითბო - მარტივი ნივთიერებებისგან მოცემული ნივთიერების 1 მოლი წარმოქმნის სითბური ეფექტი: ვ. H. მარტივ ნივთიერებებს უწოდებენ ნივთიერებებს, რომლებიც შედგებიან იმავე ტიპის ატომებისგან. ეს, მაგალითად, არის აზოტი N 2, ჟანგბადი O 2, გრაფიტი C და ა.შ.
განმარტებიდან გამომდინარეობს, რომ წყლის წარმოქმნის სითბო სიდიდით ტოლია რეაქციის თერმული ეფექტის: H 2 + 1/2 O 2 = H 2 O QP = f. ჰ
თუ რეაქცია განხორციელდება P = 1 ატმზე, მაშინ რეაქციის გაზომილი სითბო იქნება f-ის ტოლი. Ho არის წყლის წარმოქმნის სტანდარტული სითბო. ჩვეულებრივ f-ის მნიშვნელობები. მაგრამ ჩამოთვლილია 298 K-ზე პრაქტიკაში გამოყენებული თითქმის ყველა ნივთიერებისთვის: ვ. Ho 298 (H 2 O).
რეაქციის პროდუქტები H prod f r H საწყისი მასალები H Ref. გ-გ ვ მარტივი ნივთიერებები
ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი: a 1 A 1 + a 2 A 2 + = b 1 B 1 + b 2 B 2 + უდრის რეაქციის პროდუქტების წარმოქმნის სითბოს ჯამს გამოკლებული სითბოს ჯამი. საწყისი ნივთიერებების წარმოქმნა (სტოქიომეტრიული კოეფიციენტების ai და bj) გათვალისწინებით:
მაგალითი 1: გამოთვალეთ ბენზოლის ორთქლის ჰიდროგენიზაციის რეაქციის სითბური ეფექტი (ეს რეაქცია ტარდება ჰეტეროგენული კატალიზატორების ზედაპირზე - პლატინის ლითონები): C 6 H 6 + 3 H 2 \u003d C 6 H 12 298 K და 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 სუბსტანცია 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
წვის სითბო არის ნივთიერების ღრმა დაჟანგვის (წვის) რეაქციის თერმული ეფექტი (უმაღლეს ოქსიდებზე). ნახშირწყალბადების შემთხვევაში უმაღლესი ოქსიდებია H 2 O (l) და CO 2. ამ შემთხვევაში, მაგალითად, მეთანის კალორიულობა უდრის რეაქციის თერმულ ეფექტს: CH 4 + 2 O 2 \ u003d CO 2 + 2 H 2 O (l) QP \u003d ox . ჰ
ხარის ღირებულებები. Ho 298-ს უწოდებენ წვის სტანდარტულ სითბოს, ისინი ჩამოთვლილია 298 K-ზე. აქ ინდექსი "o" მიუთითებს იმაზე, რომ სიცხეები განისაზღვრება სტანდარტულ მდგომარეობაში (P \u003d 1 atm), ინდექსი "oh" მოდის ინგლისურიდან - დაჟანგვა - დაჟანგვა.
წვის პროდუქტები (CO 2, H 2 O) oh. H Ref. შემოსული ოჰ. N prod რეაქციის პროდუქტები r. H საწყისი მასალები
ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი: a 1 A 1 + a 2 A 2 + = b 1 B 1 + b 2 B 2 + უდრის საწყისი ნივთიერებების წვის სითბოს ჯამს გამოკლებული სითბოს ჯამი. რეაქციის პროდუქტების წვა (აი და bj სტოქიომეტრიული კოეფიციენტების გათვალისწინებით):
მაგალითი 2: ნივთიერებების წვის სითბოს გამოყენებით, გამოთვალეთ რეაქციის სითბური ეფექტი ეთანოლის (ღვინის სპირტი) წარმოებისთვის გლუკოზის დუღილით. 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-ის წვის სითბო ნულის ტოლია.
სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. აქედან გამომდინარე, განასხვავებენ საშუალო და ნამდვილ სითბოს სიმძლავრეს. სისტემის საშუალო სითბოს სიმძლავრე ტემპერატურულ დიაპაზონში T 1 - T 2 უდრის სისტემას მიწოდებული სითბოს რაოდენობის თანაფარდობას ამ ინტერვალის მნიშვნელობასთან:
ნამდვილი სითბოს სიმძლავრე განისაზღვრება განტოლებით: კავშირი ნამდვილ და საშუალო სითბოს სიმძლავრეებს შორის გამოიხატება განტოლებით:
სისტემის სითბოს სიმძლავრე დამოკიდებულია მის მასაზე (ან მატერიის რაოდენობაზე), ანუ ეს არის სისტემის ფართო თვისება. თუ სითბოს სიმძლავრე მიეკუთვნება მასის ერთეულს, მაშინ მიიღება ინტენსიური მნიშვნელობა - სპეციფიკური სითბოს სიმძლავრის კორტი [J / კგ K]. თუმცა, თუ C მივაწერთ სისტემის ნივთიერების რაოდენობას, მივიღებთ მოლარულ სითბოს სიმძლავრეს სმ [J/mol K].
არსებობს: სითბოს სიმძლავრე მუდმივი წნევის Cp; სითბოს სიმძლავრე მუდმივი მოცულობის Cv. იდეალური გაზის შემთხვევაში, ეს სითბოს სიმძლავრეები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული განტოლებით: Ср = С v + R.
ნივთიერებების სითბოს მოცულობა დამოკიდებულია ტემპერატურაზე. მაგალითად, ყინულის სითბური სიმძლავრე მერყეობს 34,70 ჯ/მოლ K-დან 250 კ-ზე 37,78 ჯ/მოლ K-მდე 273 კ-ზე. მყარი სხეულებისთვის, დებიმ გამოიღო განტოლება, რომელიც 0 K-თან ახლოს ტემპერატურებისთვის იძლევა: СV= a T. 3 (დების კანონი T-კუბების შესახებ), ხოლო მაღალისთვის: СV=3 R.
ჩვეულებრივ, სითბოს სიმძლავრის დამოკიდებულება ტემპერატურაზე გადაიცემა ფორმის ემპირიული განტოლებების გამოყენებით: სადაც a, b და c არის const, ისინი მოცემულია ნივთიერებების ფიზიკურ-ქიმიური თვისებების საცნობარო წიგნებში.
თუ მათემატიკური დამოკიდებულება რ. CP T-დან უცნობია, მაგრამ არსებობს რეაქციის მონაწილეთა სითბოს სიმძლავრის ექსპერიმენტული მნიშვნელობები სხვადასხვა ტემპერატურაზე, შემდეგ გრაფიკი გამოსახულია r კოორდინატებში. Co. P \u003d f (T) და გრაფიკულად გამოთვალეთ მრუდის ქვეშ არსებული ფართობი 298 - T 2 ფარგლებში, ის უდრის ინტეგრალს:
თუ განსახილველ ტემპერატურულ დიაპაზონში ხდება ერთი ან მეტი ფაზის გადასვლა, მაშინ r-ის გაანგარიშებისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მათი თერმული ეფექტი. H:
გაანგარიშების სქემა რ. H რეაქცია თვითნებურ ტემპერატურაზე T ასეთია. პირველი, r გამოითვლება ფორმირების ან ნივთიერებების წვის სტანდარტული სიცხეებიდან. H 298 რეაქცია (როგორც ზემოთ იყო აღწერილი). გარდა ამისა, კირჩჰოფის განტოლების მიხედვით, თერმული ეფექტი გამოითვლება ნებისმიერ ტემპერატურაზე T:
ცხრილებში ნაჩვენებია f ფორმირების სტანდარტული სიცხეები (ენთალპიები) თითქმის ყველა ნივთიერებისთვის. Ho 0 0 K-ზე და მნიშვნელობები: T ტემპერატურაზე (ისინი მოცემულია 100 K ინტერვალით).
ქიმიური რეაქციის თერმული ეფექტი გამოითვლება განტოლებით: r. H 0 T = r. H00+
რ. H 00 გამოითვლება ისევე, როგორც r. H 0298 ანუ, როგორც სხვაობა პროდუქტებისა და საწყისი მასალების წარმოქმნის სითბოს ჯამებს შორის (მაგრამ 0 K-ზე):
მნიშვნელობები გამოითვლება: = პროდ ref. in-in, რეაქციის სტოქიომეტრიული კოეფიციენტების გათვალისწინებით.
