Физикалық химия

М а з м ұ н ы

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

Химиялық термодинамика ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...4
Термодинамиканың нөлінші заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5
Термодинамиканың бірінші заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
Термодинамикалық атаулар мен ұғымдар ... ... ... ... ... ... ... .6
lшкі зенргия. Энтальпия. Жұмыс пен Жылу ... ... ... ... ... ... .. 8
Энтальпия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
Термодинамиканың бірінші заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...12
Жылу сиымдылық ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .12
Термохимия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
Гесс заңы: Химиялық өзгерістердегі жылу әсерінің
шамасын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19
Гесс заңының салдарлары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22
Термодинамиканың ІІ . бастамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... 25
Келтірілген жылу. Энтропия ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 26
Энтропия өзгерісін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
Пайдалы жұмыс ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 33
Гиббс және Гельмгольц энергиялары ... ... ... ... ... ... ... ... .37
Термодинамиканың ІІІ . бастамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ...42
К і р і с п е
Физикалық химия зат құрылысының заңдылығын, химиялық жүйедегі тепе-тендікті, тепе-тендіктегі бір күйден екінші күйге ауысу мүмкіндігін көрсететін заңдылықты және химиялық түрлену құбылысын зерттейді.
Физикалық химия бірнеше тарауға бөлінеді.
• Зат құрылысы;
• Химиялық термодинамика;
• Ерітінділер;
• Физика-химиялық анализ;
• Ýлектр химиясы;
• Катализ және химиялық кинетика.
Физикалық химия пәнінің химия өнеркәсібі мен ғылыми зерттеу саласындағы мамандар химиктер, химик-технологтар даярлауда алар орыны ерекше. Атап айтқанда:
- аталған пән студенттердің бейорганикалық, органикалық және аналитикалық химия салаларынан алған білімдерін тиянақты түрде нақты өзгеріс не құбылысқа қолдана білуге дағдыландырады;
- өндірістегі технологиялық процестердің жүру заңдылықтары физикалық химия ілімі қарастыратын ой-тұжырымдарға негізделеді;
- технологиялық процестердің дамуы мен өзара тәуелділігінің қазіргі тенденциясын, табиғатты химиялық өндірістің зиянды қалдықтарынан қорғау жолдарын, қалтқысыз өндірістер жасау міндеттерін;
- химиялық термодинамика мен кинетиканың негізгі заңдарын, гомогендік және гетерогендік тепе-теңдіктерді, электрохимияны, термодинамикалық қасиеттерді зерттеудің эксперименттік әдістерін;
- зерттеудің қазіргі әдістерін (ЯМР-,ЭПР-,ИК-,УК-,КР-спектроскопиялар, оның ішінде лазерлік техника, хроматография, рентгенқұрылымдық талдау бар;
- көпкомпонентті жүйелердегі химиялық тепе-теңдікті сипаттау әдістерін;
- талдаудың әртүрлі әдістерін (тұндыру, бөлу, экстракция, спектроскопия, титриметрия, электрохимия) қажетті талдаудың әдісі мен оны жүргізудің әдістемесін таңдау меодологиясын;
- физико-химиялық есептеу әдістемесін;
- физикалық және химиялық құбылыстардың жүру заңдылықтарын зерттейтін жаратылыстану ілімінің дербес бір бөлігі болып табылады.

Т е р м о д и н а м и к а
Жылу құбылысы мен оның түрленуін зерттейтін ілімді термодинамика деп атайды.
Бұл ілім – жалпы, техникалық және химиялық термодинамика салаларына бөлінеді.
Жалпы термодинамика – термодинамика тәсілдерін тұжырымдап, оны фазалық күй өзгерісіне, термоэлектр және магниттік құбылыстарға, сәуле шығару мен дене бетінде орын алатын өзгерістерді зерттеуге арналады.
Техникалық термодинамика – жылу мен жұмыстың түрленуін, жылу двигательдері, тоңазытқыш қондырғыларында орын алатын жылу, механикалық және химиялық құбылыстардың өзара байланыс заңдылықтарымен айналысады.
Химиялық термодинамика құбылыстардың өту механизмі туралы және заттардың ішкі құрылысы туралы қорытындылар жассамайды. Химиялық термодинамика жүйенің басталуы мен соңғы күйлерінің жағдайын және сыртқы күш әсерлерін білу (температура, қысым т.б.) өте маңызды. Жалпы термодинамика заңдарын химиялық реакция, физика-химиялық құбылыстарға қолдануын қарастырады және химиялық құбылыстарды зерттеуде жалпы термодинамиканың қағидалары мен заңдарын қолданады.
Жүйе /система/ - қоршаған ортадан шартты түрде бөлінген жеке денені немесе өзара әрекеттесетін денелер жиыны, яғни зерттеуге тиісті қоршаған ортаның кеңістіктегі бөлігі.
Термодинамикалық жүйе – сыртқы қоршаған ортадан ойша бөлініп қарастырылатын, өзара жылу және механикалық әсерлесуде болатын дене не заттар жиыны. Ол жабық, ашық, оқшауланған деп үшке бөлінеді.
Жабық жүйе - өзін қоршааған ортамен зат алмаспай тек энергиясымен ғана алмасады.
Ашық жүйе - өзін қоршаған ортамен зат алмасуы да энергия алмасуы да орын алатын жүйелер.
Оқшауланған жүйе – қоршаған ортамен зат және энергия алмаспайтын және сыртқы ортаға қарсы жұмыс істемейтін жүйе.
Термодинамикалық жүйенің күйі термодинамикалық параметрлерімен сипатталады. (температура, қысым, көлем, концентрация т.б.).
Термодинамикалық құбылыс – термодинамикалық параметрлердің ең болмағанда біреуінің өзгеруімен жүретін өзгерістер. Егер параметрдің өзгерісі құбылыстың басталуы мен соңғы күйлеріне байланысты болып және құбылыстың жүру жолына байланыссыз болса, ондай параметрді күй функциясы деп атайды.
Күй параметрлері – экстенсивті, интенсивті болып екіге бөлінеді:
Экстенсивті параметрлер /шамалар/ - зат мөлшеріне қарайлас /пропорционал/ (көлем, масса, салмақ, т.б.)
Интенсивті параметрлер /шамалар/ - зат мөлшеріне тәуелсіз (температура, қысым, тұтқырлық, т.б.)
Кез келген параметрлердің өзгерісі термодинамикаық құбылыс /процесс/ деп аталынады да күй параметрлердің тұрақтылығына қарай
        
        М а з м ұ н ы
Кіріспе……………………………………………………….……...3
Химиялық термодинамика…………………………………………….….…….4
Термодинамиканың нөлінші заңы…………………………………5
Термодинамиканың бірінші заңы………………………………….5
Термодинамикалық атаулар мен ұғымдар………………………..6
lшкі зенргия. Энтальпия. ... пен ... ... ... ... сиымдылық…………………………………………………12
Термохимия………………………………………………………..18
Гесс заңы: ... ... жылу ... ... ... салдарлары………………………………………...22
Термодинамиканың ІІ – бастамасы………………………………25
Келтірілген жылу. Энтропия……………………………………..26
Энтропия өзгерісін есептеу……………………………………….29
Пайдалы жұмыс…………………………………………………...33
Гиббс және ... ... ІІІ – ... і р і с п е
Физикалық химия зат құрылысының заңдылығын, химиялық жүйедегі тепе-
тендікті, ... бір ... ... ... ... мүмкіндігін
көрсететін заңдылықты және химиялық түрлену құбылысын зерттейді.
Физикалық химия бірнеше тарауға бөлінеді.
• Зат ... ... ... ... Физика-химиялық анализ;
• Ýлектр химиясы;
• Катализ және химиялық кинетика.
Физикалық химия пәнінің химия өнеркәсібі мен ... ... ... ... ... ... алар ... Атап айтқанда:
- аталған пән ... ... ... аналитикалық химия салаларынан алған
білімдерін тиянақты түрде нақты өзгеріс не ... ... ... өндірістегі технологиялық процестердің жүру заңдылықтары физикалық
химия ілімі ... ... ... технологиялық процестердің дамуы мен өзара тәуелділігінің қазіргі
тенденциясын, табиғатты химиялық өндірістің зиянды ... ... ... ... ... ... ... термодинамика мен кинетиканың негізгі заңдарын, гомогендік
және гетерогендік тепе-теңдіктерді, электрохимияны, ... ... ... әдістерін;
- зерттеудің қазіргі әдістерін (ЯМР-,ЭПР-,ИК-,УК-,КР-спектроскопиялар,
оның ішінде лазерлік техника, хроматография, рентгенқұрылымдық талдау
бар;
- көпкомпонентті жүйелердегі ... ... ... ... ... ... әдістерін (тұндыру, бөлу, экстракция, спектроскопия,
титриметрия, электрохимия) ... ... ... мен оны ... ... ... ... есептеу әдістемесін;
- физикалық және химиялық құбылыстардың жүру заңдылықтарын зерттейтін
жаратылыстану ілімінің дербес бір бөлігі ... ... е р м о д и н а м и к ... ... мен оның ... ... ... термодинамика деп
атайды.
Бұл ілім – жалпы, техникалық және химиялық ... ... ...... ... ... оны
фазалық күй өзгерісіне, термоэлектр және магниттік құбылыстарға, ... мен дене ... орын ... ... ... ... термодинамика – жылу мен жұмыстың түрленуін, ... ... ... орын ... ... ... химиялық құбылыстардың өзара байланыс заңдылықтарымен айналысады.
Химиялық термодинамика құбылыстардың өту механизмі туралы және заттардың
ішкі ... ... ... ... Химиялық термодинамика
жүйенің басталуы мен соңғы күйлерінің жағдайын және сыртқы күш ... ... ... т.б.) өте маңызды. Жалпы ... ... ... физика-химиялық құбылыстарға қолдануын қарастырады және
химиялық құбылыстарды зерттеуде жалпы термодинамиканың ... ... ... ... - ... ... шартты түрде бөлінген жеке денені
немесе өзара әрекеттесетін денелер жиыны, яғни зерттеуге ... ... ... ... жүйе – сыртқы қоршаған ... ойша ... ... жылу және механикалық әсерлесуде болатын дене не
заттар ... Ол ... ... ... деп үшке ... жүйе - өзін қоршааған ортамен зат алмаспай тек энергиясымен
ғана алмасады.
Ашық жүйе - өзін ... ... зат ... да ... алмасуы да
орын алатын жүйелер.
Оқшауланған жүйе – қоршаған ортамен зат және энергия алмаспайтын және
сыртқы ортаға ... ... ... ... жүйенің күйі термодинамикалық параметрлерімен
сипатталады. (температура, қысым, ... ... ... ...... параметрлердің ең
болмағанда біреуінің өзгеруімен жүретін өзгерістер. Егер ... ... ... мен соңғы күйлеріне байланысты ... ... жүру ... ... ... ... ... күй функциясы
деп атайды.
Күй параметрлері – экстенсивті, интенсивті болып екіге ... ... ... - зат ... ... ... ... салмақ, т.б.)
Интенсивті параметрлер /шамалар/ - зат ... ... ... ... ... келген параметрлердің өзгерісі термодинамикаық құбылыс /процесс/
деп ... да күй ... ... қарай төмендегіші
жіктелінеді:
P – const /тұрақты/ - изобарлы,
V - const - ... – const - ... – const - ... – const - ... жүру түріне қарай адиабатты, политропты, тұйықталған және
тепе-теңдік деп бөлінеді.
Адиабатты – сыртқы қоршаған ... жылу да зат та ... ... яғни ... жүйелерде орын алады.
Адиабата теңдеуі:
PV((const
Мұндағы: ( - адиабата көрсеткіші.
Политропты – жүйенің жылу сиымдылық шамасы ... ... ... n – политроп көрсеткіші.
Тепе-теңдік құбылыс – жүйенің үзіліссіз ... ... ... ... орын ... ... Ал тепе-теңдік күйде – уақыт бірлігінде
жүйенің күй шамалары ... ... зат ... болмайды.
Тепе-теңдік құбылысқы мына ерекшеліктер тән:
- жүйеге әер етуші күш пен ... ... ... өте аз ... тура және кері ... істелінетін жұмыстың абсолют шамасы тең;
- жүйеге әсер етуші күштің ... өте аз ... ... ... да ... өзгеріс уақытына қарағанда жүйенің тепе-теңдік қалу уақыты өте аз
шама.
Жүйеде кез келген ... орын алуы үшін ... ... әсер ... оның ... ... бұзып екінші бір күйге көшіреміз. Осы екінші
күйге келуге жұмсалған ... - ... ... деп ... Ал жүйе ... ... оны сипаттайтын күй шамалары жүйе бойына қайта тепе-теңдікке
көшеді.
Жүйенің өз бойында тепе-теңдік күйін қалпына ... ... ... ... деп аталынады.
Термодинамикалық қайтымды және ... ... ... ... ... – құбылыстың жүру тәсілін, ал “химиялық
қайтымды” – құбылыс бағытын сипаттайды.
“Термодинамикалық қайтымды” құбылыс - ол ... ... ... ... мәлімдейді. Ал өмірде мұндай өзгерістер орын алмайды.
Фаза – жүйені құрайтын дене бөліктері белгілі бір кеңістікте өзіндік
жазықтық бетпен шектеліп, ... ... ... орын ... ... ... ... бірдей бөлікті айтады.
Гомогенді /біртекті/ жүйе – жүйені құрайтын фазалар бір күйде болады.
Гетерогенді /әртекті/ жүйе – жүйені құрайтын фазалар әр ... ... ... кезде термодинамика жылу мен жұмыстың ... ... ... да ... ... ... – жылу, температура,
динамика – күш, жұмыс, қозғалыс) деп ааталады.
XIX ғасырдың ... ... ... ... ... ... Соңғы кезде термодинамика заңдарына негізделіп электрлік
және тоңазытқыш машиналарындағы, бу ... ... ... ... ... ... әр түрлі химиялық
реакциялар мен биологиялық құбылыстар, жер қыртысындағы және атмосфералық
құбылыстар зерттелінеді.
Энергияның бір ... ... бір ... ... ... зерттейтін
ғылым термодинамика деп аталады. Бұл ілім – жалпы, техникалық және химиялық
термодинамика ... ... ... – термодинамика тәсілдерін тұжырымдап, оны
физикалық күй өзгерістеріне, термоэлектр және магниттік құбылыстарға, ... мен дене ... орын ... ... ... арналады.
Техникалық термодинамика – жылу мен ... ... ... ... ... орын ... жылу, механикалық
және химиялық құбылыстардың өзара байланыс заңдылықтарымен айналысады.
Химиялық термодинамика – жалпы термодинамика заңдылықтарын ... ... ... ... қарастырады. Яғни:
- химиялық және фазааралық тепе-теңдік күйді;
- белгілі бағытта реакция жүруін;
- химиялық реакция нәтижесінде бөлінетін ... ... төрт ... ... Оларды термодинамиканың
бастамасы, заңы немесе принциптері деп те атайды.
Термодинамиканың ... ... ... (1831ж) ұсынған. Жылу тепе-
теңдігінің өтпелілігі туралы заң. Егер А мен В ... ... ... ... ... ... онда А мен В ... де өзара
жылулық тепе-теңдігінде болады.
М.В.Ломоносов (1748ж) ұсынды. Басқаша энергияның сақталу заңы ... Оны ... ... ... ... ... қатынаста (мөлшерде)
ауысады.
Термодинамиканың бірінші заңы: ... жылу және ... ... ... ... ... көрсетеді.
Термодинамиканың екінші заңы. Энтропияның өсу заңы ретінде мәлім. Ол
әртүрлі энергиялардың жылуға толық айналатындығын, ал ... ... ... ... үшінші заңы. В.Нернст (1860ж) ... ... ... ретінде белгілі. Ол дене температурасының абсолюттік
нөлге жетпейтіндігін көрсетеді. “00 К ... ... ... ... ... өте аз ... – деді. Кейінірек Планк
(1812ж), Льюс, және ... (1823ж) ... ... ... және ... ... дәлелденбейтін мынадай тұжырым (постулат)
айтты: абсолюттік нөл температурада өте таза ... ... ... ... ... ... денелердегі энергия ... ... ... ... ... ... яғни макраскопиялық,
кинетикалық және потенциялдық энергияларын қарастырмайды.
Кез келген жүйе – дене, зат тобынан, ал олар өздерін құрайтын ... ... ұсақ ... ... ... ... жүйедегі
денелердің энергиясы, өзін құрайтын ұсақ ... ... ... ... жиынынан тұрады, яғни бөлшектердің айнымалы,
бірқалыпты қозғалыстарынан, молекула – аралық ... ... ... ... ( Eкин. + ... + ... + ... U – ішкі энергия, Eкин. , ...... ... және ... ... ...... ішкі
бөлшектерінің әрекеттесу энергиясы, Еядро – ядроның ішкі ... ... ... ... – броундық қозғалыстың нәтижесінде
туындайтын энергия және ол температураға қарайлас, яғни;
Екин.f∙(Т)
Бөлшектердің потенциалды энегиясы – ... ... ... ... ... ішкі ... әрекеттесу энергиясы – молекула құрамы
мен ... ... ... ... өзгеріске ұшырағанда ғана
өзгереді. Осы себепті оны химиялық энергия деп те атайды.
Ядро ішкі ... ... ... – ядро ... мен
құрылысын сипаттап ядролық өзгерістер орын ... ғана ... ... түрін ядролық энергия деп те атайды. Химиялық реакцияларда ... мен ... ... ядролық энергия тұрақты деп
қарастырылады.
Химиялық ... ... ... ішінде құбылыстарды
сипаттауда ішкі энергия (U) мен энтальпияның (Н) маңызы зор.
Ішкі энергия мен энтальпияның бір-бірінен ... ... ... заттар болғанда ғана болады, ал конденсацияланған күйде (сұйық және
қатты денелер) олардың мәні іс жүзінде бірдей болады.
Ішкі ... жүйе ... ... ... ... ... – жүйені сипаттайтын шама болғандықтан, күй шамаларының
/парааметрлерінің/ өзгерісі ішкі ... ... да ... яғни ... ... күй функциясы болып табылады:
U f∙ ( (T,P,V)
Ішкі энергия – денені ... ... ... әрекеттесу
кезіндегі потенциалдық ... мен ... ... ... ... ... энергия молекулалардың ілгермелі
және айнымалы ... ... ... ... электрондардың айналу энергиясынан, ядролардың ... атом ... ... ... ... өзара
әрекеттесу энергияларының қосындысынан тұрады.
Ішкі энергияның абсолют шамасын анықтау мүмкін емес, ... ... ... орын алғандағы жүйенің бір күйден
екінші күйге өту кезіндегі ішкі энергияның өзгерісін білу жеткілікті.
(U ( U2(U1
Мұндағы: U1, U2 – жүйе ... ... және ... ... ... ... (U – ішкі энергия өзгеріс мәні.
Ішкі ...... ... зат ... қарайлас.
Uжүйе ( U1 + U2 + U3 + ... U1,U2, U3,Uі - ... ... ... ішкі ... ... ... сатыдан тұратын термодинамикалық құбылыс орын
алатын ішкі энергия өзгерісі, құбылыстың ... жаңа ... ... ... ... ... табылады.
(U ( (U1 + (U2 +. . . (Uі
Мұндағы: (U1, (U2, (Uі - ... жеке ... ішкі ... ... үшін ішкі ... өзгерісі орын алмайды:
(U ( (ט) ( 0
Ішкі энергия өзгерісі, өзгерісті іске асыру түріне тәуелсіз. /1/
Көптеген процестерде ішкі энергияның ... не жылу ... не ... арқылы жүреді. Сонымен жылу мен жұмыс бір денеден екінші ... ... екі түрі ... ... ... ... энергия
бірлігімен сәйкес келеді.
Энтальпия – қоршаған ортаға ... ... ... ... ... бар, сол ... ортаға ену үшін өзіне тән ауа ... ... сол ... ... көлем (V) алады, яғни: (U + PV) – ... ... ...... деп ... Н ( U + PV
Энтальпияның да абсолюттік мәнін емес, өзгерісін анықтайды.
(Н ( Н2 ( ...... ... ... ... шама болып табылады, себебі ішкі энергия тек ... ... ... ал ... ашық та ... та ... ... қолдана
беруге болады.
Н ( U + PV – болғандықтан, энтальпия шамасы да күй ... ... олай ... оған ішкі энергияның қасиеттерінің бәрі де тән.
1. Жүйенің ... бір ... ... ... ... мәні ... Термодинамикалық жүйенің энергетикалық ... ...... – эксстенситі шама.
Нжүйе ( Н1 + Н2 + Н3 + ... ... ... ((Н) іс ... ... ... және жүйе ... нәтижесін ғана білдіреді.
(Н ( Н2 ( Н1 ( (U2 + PV2) - (U1 + PV1) ( (U + P2V2 - ... ... ауа ... тұрақты шама болғандықтан Р1 ( Р2 ( ... + P2V2 - P1V1 ( (U + P(V2 - V1) ( (U + ... ... ... орын ... ... ... өзгеріс шамасы нөлге
тең.
(Н(ט) ( 0
5. Ішкі энергия өзгерісі сияқты, бірнеше сатыдан орын алған ... ... ... мынаған тең:
(Н ( (Н1 + (Н2 +. . . (Ні
6. Идеалды газ энтальпиясы тек температураға ғана ... яғни ... ... ... ... ... ≈ (Т)
Жылу және жұмыс. Температура.
Энергия қарастырылып отырған жүйеден қоршаған ... жылу және ... ... алады. Ішкі энергия мен ... ... жылу ... ... сипаттайды, яғни іс қимылдың нәтижесі болып саналады.
Жылу (Q) мен жұмыс(W) – энергия берілу түрі, яғни қоршаған орта ... ... ... алмасуы.
Жылу мен жұмыс құбылыс басталғанда басталып, ... ... ... орын ... жылу мен ... ... де болмайды.
Жылу мен жұмыстың бір-бірінен айырмашылығы берілу тәсілінде.
Жылу – бөлшектердің ретсіз, ... ... ... ... соқтығысып іске асатын энергия алмасуын тәсілі.
Жұмыс – реттелген, ... ... ... ... материя
арқылы іске асатын энергия берілісінің көрінісі.
Бөлшектердің реттелген қозғалысы бұзылып, ретсіз, бағыт-бағдарсыз
қозғалысқа айналғанда ... ... ... Ал кез келген ретсіз қозғалыс,
ретті бағыииалған қозғалысқа көшкенде, жылу жұмыс атқарады. Бағыт-бағдарсыз
қозғалысты ретті ... ... үшін ... ... күш ... талап
етеді, ал ретті қозғалыс ретсіздікке ешқандай күш әсерінсіз-ақ ауыса алады.
Сондықтан да жылу өз ... ... ... ... ал жұмыс істелінген
жерде жылу құбылысы әр қашанда байқалады. Бірақ атом ... ... мен ... ... бөліп қарай аламыз.
Температура. Бөлмеге қойылған ыстық қайнаған су ... ... ... Егер ... бірдей екі дене үшінші бір денемен
жанасса біршама уақыттан соң ... де ... ... ... ... дене күйі тек ... ... ғана анықталып қоймай, олардың
ішкі жай күйімен сипатталатындығы шығады. Міне ... ... ... ... яғни қызулығы әртүрлі денелердің күйлері ... ... ... ішкі ... сипаттайтын температура деген ұғым
енгіздік. Бұл ... ... ... жылу ... ... ... ... алынуында. Осындай нәтижесінде жүйеде өзгерістер орын
алады да, оны ... ... ... ... ... яғни ... анықтау қажеттілігі шығады. Бұл ... ... ... ... ... әуелгі (бірінші) бастамасы.
Жүйеге жылу түрінде берілген энергия, жүйе ішкі энергиясын өзгертіп,
белгілі бір жұмыс атқаруға ... және бұл ... ... ... ... және ... ( dU + (W
Q ( (U + W
Мұндағы: (Q, (W - өте аз ... жылу және ... dU - өте аз ... энергия өзгерісі, Q – жылу мөлшері, (U – ішкі ... ... ... жұмыс шамасы.
Енді жылу мен жұмыс мөлшерін сипаттайтын шамалармен танысамыз.
Жылу сиымдылық.
Температураның өсуіне немесе температураның кемуіне ... ... ... ... ... жылу ... деп ... сиымдылық (С) – дегеніміз жүйе температурасын бір ... ... жылу ... ... ... ... бір ... көтеруге кететін
жылу м-лшерін меншікті жылу сиымдылық (Сm) деп атайды.
Сm((Дж/г∙К
Мұндағы: m – зат массасы (г), Q – жылу ... (Дж), (Т – ... ... бір мөлінің температурасын бір градусқа арттыруға қажетті жылу
мөлшерін молярлы жылу сиымдылық (Сn) деп атайды.
Сn(Дж/моль∙К
Мұндағы: n – зат ... ... және ... жылу ... ... ... сипатталады:
C ( M∙Cm немесе Cn ( ... М ... ( - ... масса г/моль.
Заттың бірлік көлемінің температурасын бір ... ... жылу ... ... ... жылу ... (СV) деп ... V – зат көлемі, м3
Жүйедегі заттың температурасын өте аз шамаға ... ... өте ... мөлшерін нақты жылу сиымдылық (С) деп атайды.
C (
Мұндағы: (Q - өте аз жылу ... dT - өте аз ... ... температураға келетін жылу мөлшерін орташа жылу сиымдылық (С)
деп аатайды.
Č ((
Орташа және нақты жылу ... ... ... ... ( ... Č ... ... сипатын ескерсек:
Изобарлық Р-const CP ( ... V-const CV ( ... және ... жылу ... арасындағы байланысты
Майер заңдылығы деген атпен таныс өрнекпен ... ( СV ( ... жылу ... ... тәуелділігі тәжірибе жүзінде
анықталған теңдеулермен сипатталады.
С ( а + bT + cT2 + ... a, b, c, d – зат ... ... тәуелді шамалар.
Бұл теңдеудің оң жағындағы қосылғыштардың саны жылу сиымдылықтың
қандай дәлдікпен ... және ... ... ... ... үш ... алынады.
Газдардың әртүрлі температурадағы жылу сиымдылығын анықтауда
молекулалық-кинетикалық теорияны, ... ... пен ... ... ... ... ... қолданады.
Бір атомды газдардың мольдік жылу сиымдылығы молекулалық-кинетикалық
теория ... ... ... ... ... ( 3/2R ( ... екі ... газдар үшін:
СV ( 5/2R ( const
Химиялық реакция орын алған жүйелерде: Жылу ... ... ... ... жылу сиымдылықтарының қосындысынан бастапқы
заттардың ... ... ... ... + вВ ( dD + ... ... ... ( (d(CP)D + e(CP)E( ( (a(CP)A + b(CP)B(
немесе ... ... ... ... ( (іСР,өнім( (іСР,бастапқы зат
Мұндағы: (СР – реакцияға қатысқан заттардың жылу ... ... ( ( a(CP)A + ... ( a(CP)A + ... ... в(CP)В + ... ( ( в(CP)В + ... зат
(d ( ( d(CP)D + d(CP)D(өнім(( d(CP)D+d(CP)D(бастапқы зат
(е(( е(CP)Е+е(CP)Е(өнім(( ... ... a, b, c, d – ... ... (CP)A, (CP)В, ... - ... ... мен шыққан өнімдердің жылу сиымдылықтары.
(Анықтама кітаабында).
Термохимия
Химиялық ... ... ...... жылу ... қарастырады. Химиялық өзгерістер кезінде
әрекеттесуші заттар табиғаты өзгерумен ... ... ... ... ... ... де ... Осы жылу реакция жылуы деп аталады.
Егер:
а) ... ... мен ... өнімдердің температурасы бірдей
жағдайда өлшенсе,
ә) құбылыс тұрақты көлемде не қысымда өтсе,
б) ... ... ... онда ... не сіңірілетін жылу шамасы
реакцияның жылу ... ... деп ... ... жылу теріс, ал сіңірілетін жылу мөлшері оң таңбамен
белгіленеді.
Жылу сіңіре жүретін химиялық өзгерістерді ... ал ... ... ал осы жылу мөлшерін реакция теңдеуінің жанына
келтіріп, оны термохимиялық теңдеулер деп атайды. Мысалы,
Н2(газ) + 0,5О2(газ) ( ... (Н0 ... (Н0 – ... жылу әсері.
Түзілу жылуы дегеніміз – жай заттардан құралған жағдайда және тұрақты
химиялық қосылыс түзілгенде бөлінетін немесе ... жылу ... ... 250С (298К) ... 1 атм. (1,0133∙105Па) қысымда
түзілген қосылыстың 1 моліне шаққан түзілу жылуды стандарттық ... ... ... да (Н0f деп ... ... ... -f ... formation -түзілу дегені, егер температура 298К болса онда ... деп ... яғни бұл ... ... ... ... – бір моль заттың толық жанғанда бөлінетін жылу ... Зат ... ... ... жоғары тотығу дәрежесіне сәйкес
тотықтар түзуі керек. Жану жылуы (Нс деп белгіленеді (мұндағы индекстегі –с
ағылшын ... ... - жану ... егер ... 298К болса
онда (Н0с, 298 деп жазылады, яғни бұл стандартты жану жылуы).
Еру жылуы – ... ... бір моль ... таза еріткіштің белгілі
мөлшерінде еріткенде байқалатын (бөлінетін не сіңірілетін) жылу әсері.
Бейтараптану ...... бір ... ... ... ... ... мөлшерімен әрекеттескенде байқалатын жылу әсері.
Гесс заңы: Химиялық өзгерістердегі жылу әсерінің шамасын есептеу.
1840 жылы Г.И.Гесс ашқан заң ... ... ... ... ... болып табылады.
Ол заң бойынша:
Егер бастапқы берілген заттардан әр түрлі жолдармен белгілі бір
өнімдер ... ... онда осы ... алу ... ... ... жылу ... бірдей болады.
Басқаша айтқанда: Химиялық реакцияның жылу әсері бастапқы заттар мен
реакция өнімдерінің түрлері мен ... ... ... да, ол ... ... ... ... өтетін химиялық өзгерістер нәтижесінде бөлінетін жылу мөлшері
әрекеттесуші ... ... және ... күйімен анықталып, аралық
өзгерістер кезінде бөлінетін не сіңірілетін жылу ... ... ... ... нәтижесінде орын алатын күй өзгерістерінің шамасы –
жүйенің әуелгі және соңғы ... ғана ... ... этан алу үшін ... ... ... ... = (H1 + ... ... ... ... ... ... қосылыс ыдырағанда жылу осы қосылыстың ... ... ... жылу ... тең. ... ... ... жылуы деп,
жай заттан осы осы ... бір мөлі ... ... ... ... ... оны былай тұжырымдауға болады.
Күрделі заттың ыдырау жылуы, сол заттың түзілу жылуы әсеріне ... ... ... ... ал ... жөнінен қарама-қарсы
(Н0((зат) = -(Н0ыдырау
Мысалы: кальций оксидінін алу кезіндегі реакция үшін металдық ... ... ... ... мынаған тең:
ал бір моль кальций оксидін кальций мен оттегіне ыдырату үшін 636,4 кДЖ
жылу жұмсау керек.
Сонымен ... ... ... жылу эффектісімен айырылу жылу
эффектісінің алгебралық қосындысы нольге тең екенін білдік.
ІІ-салдар: Химиялық ... ... ... не ... ... ... – реакция өнімдерінің түзілу жылуларының қосындысынан,
бастапқы әрекеттесуші заттардың түзілу ... ... ... ... = ((Hf ... ( ((H0f ... зат)
Мысалы: NH3 (газ)+ HCl(газ)( NH4Cl(қатты)
ІІІ-салдар: Химиялық реакция ... ... не ... ... шамасы – бастапқы әрекеттесуші ... жану ... ... ... жану ... ... шегергендегі
айырымға тең:
C2H4+H2(C2H6
(rH0xp= [ (H0C(C2H4) + (H0C(H2) ] - (H0C(C2H6)
ІV-салдар: Бірдей әрекеттесуші заттар қосылуы нәтижесінде әр түрлі ... ... онда ... жылу әсерлері шамасының айырымы сол заттың бір
күйден екінші күйге ауысу жылуын береді.
Мысалы: Н2 + 0,5O2 ( ... ((0f ... ( -241,83 ... + 0,5O2 ( ... ((0f ... ( -285,80 ... H2O(сұйық) ( ... ... ( -43,97 ... ... ... тәуелділігі.
Кирхгоф теңдеуі
Реакцияның жылу эффектісі температурага тәуелді. Бұл тәуелділікті табу
үшін Qv мен Qp ... ... ... көлемде не қысымда температура
бойынша дифференциалдайық:
Qy = U2 - U1, Ор = Н2 - Н1 ... ... / дT)v = (дU2 / дT)v -(дUі /дТ)v = Cv2 - Cv1 ... / дТ) = (дН2 / дТ)р - (дН1 / дТ)р = Ср2 - Ср1 ... Сv мен Ср - ... ... не ... ... мольдік жылу
сиымдылықтар. 1 немесе 2 деген индекстер ... ... ... ... ... үшін ... мына төмендегі реакция үшін:
aА + вВ dD + ... ... ... = (d(CP )D + e(CP )E( - (a(CP )A + b(CP ... ... түрде екендігін ескерсек
(СP = ((іCP ,өнім - ((іCP, ... ... ... ... ... жылу ... қосындысы.
ΔH2 = ΔH1 =const, яғни жылу эффектісі температураға тәуелсіз болады.
ΔСр нольге тең ... ... бір ... тең ... оны ... жазамыз, сонда теңдеу мына турге келеді:
ΔH2 = ΔH1 + ΔСр (Т2 - Т1) ... ... ... ... ... ... жуық шамаға
0°К—Т2 дейін интегралдау жүргізіп ΔH1 орнына ΔH0 алынады. бірақ мұндагы ΔHо
шамасының ешқандай магынасы жоқ, оны 0К - ... ... ... ... экстраполяциялауда Cp=f(T) функциясын қолдану ... ал ... ... нольге жақындағанда теріс таңбалы шамалар пайда
болады. Сондықтан жылу ... ... ... температураға
тәуелділігін пайдаланып жылуды анықталмаған интегралды шешу аркылы тапқан
жөн.
Үшінші жағдай -Кирхгоф теңдеуін шешу үшін жылу ... ... ... / дТ)р=(дΔ Н/ дТ)р=vіCP=Δ Cp (ІІІ.25)
(ІІІ.25)-теңдеу Кирхгоф ... деп ... Ол ... мен Т2 ... ... жылу эффектісінің температураға
айланысын көрсетеді. T2 температурада жылу эффектісін есептеу үшін
(ІІІ.25)-тендеуді ... ... ... ... тендеу бойынша жылу эффектісінің Т2 - ... ... үшін оның ... Т1 ... мәні ... болу керек және
де жылу сыйымдылықтың температураға тәуелділігін Т1 мен Т2 аралығында ... ... ... үш түрлі жағдайда қолданылады. Бастапқы заттардың
жылу сыйымдылықтар қосынды мен соңғы заттардың жылу ... ... ΔСр деп ... ΔСр ... тең ... жағдайда
(ΔСр=0)(ІІІ.26)-теңдеуден. (Ш.24а) - теңдеуден ΔСр мәні реакцияға қатысатын
заттардың жылу сыйымдылықтарының ... ... ... ... ... ... үшін ΔСр мәнін есептейміз:
ΔСр=Δа+ΔbT+ΔсT2+... ... ... ... ... стехиометриялық коэффициенттер ескерілу
керек. Осылай табылган жылу сыйымдылықтьщ мәнін Кирхгоф теңдеуіне қойганда:
ΔHT=ΔH1+ Δ аT+1/2 ΔbT 2+1/З Δ сT3 ... ... ... Оны химиялық реакцияньщ стандартты
жагдайдагы жьглу эффектілері бойьшша анықтайды.
Сонымен реакция жылу эффектісінің әр түрлі температурадагы ... үшін ... ... ... Т - ... жылу эффектісі мына тендеу бойынша анықталады:
Δ = ΔН298 + ΔСрdT
Температура OK нен Т дейін алынатын болса ΔН - тың ... ... ... болып алынады.
2. Δ = Δ + ΔСр (Т-298)
Бұл тендеуде температураның мәндері 298К-де Т-ға дейін
алынған. Жылу ... ... яғни ... деп ... тұрақтысы орнына реакцияның 298К-де
жылу эффектісінің мәні қойылады.
3. Жылу сыйымдылықтың орта мәндерін ΔСр пайдаланып есептеу.
Жылу сыймдылықтын әр ... ... ... орта ... ... келтірілген. Оларды қолданғанда жылу эффектісі
мына тендеу арқылы табылады:
Δ = Δ + ΔСр (Т- ... Жылу ... ... ... ... температуралык
тәуелділіктерін қолдану. Бұл ... ... ... ... ... ... ... Осы кезде Т-
температурадағы реакцияның жылу эффектісі:
5. Химиялық анықтамалықтарда энтальпияның жоғары температурадағы
мәндерітөменгі айырымдар түрінде ... ... ... реакцияның жылу ... ... ... =у деп ... ... Δ+Δу; ... ... коэффиценттр ескріледі. [6]
Термодинамикалық ІІ – бастамасы.
Табиғатта өздігінен орын алатын құбылыстар, бір ... ... ... ... ... жүретіндей әсер қалдырады.
Мысалы: Судың жоғарыдан төмен ағуы, жаңбыр, қар жаууы, ыстық ... және ... ... да, ... жатқан тас өзінен-өзі аспанға
көтерілмейді, су жоғары қарай ақпайды, яғни бұл ... ... Олай ... ... өздігінен
энтропия ұғымымен танысамыз.
Термодинамиканың бірінші заңы сияқты ... ... да ... бар, олар – ... ... эквивалентті.
Клаузиус постулаты: Жылу өздігінен салқын денеден ыстық денеге өте
алмайды, ... ... ... ... ... температурасы жоғары
денеге жылудың алмасу құбылысы жүзеге аспайды.
Томсон постулаты: Іұбылысқа ... ... ең ... азы) жұмыс көзі бола алмайды.
Осы екі постулатты ... ... ... ... ... ... ғана теріс құбылыс болуы мүмкін емес, ... ... ... ... ... ... көзі ... табылатын оң құбылыста жүру керек.
Бұдан ... ... ... оны тек қана ... ... ... мөлшеріне айналдыратын периодтық түрде жұмыс істейтін машина
болуы мүмкін емес деген қорытынды жасай аламыз.
Клаузиус пен Томсон постулаттары ... ... ... ... ғана ... болады. ґмірде оларды теріске шығаратын
ешқандай жағдай болған емес.
Келтірілген ... ... ... жылуды жұмысқа айналдыру қабілеті “пайдалы әсер
коэффициенті” ... ... ... математикалық тұрғыдан төмендегіше
өрнектеледі:
( = ...... әсер ... – жылу ... жұмыс атқаратын денеге берілген жылу
мөлшері;
Q2 – жұмыс атқарған дененің салқындатқышқа берген жылу
мөлшері;
T1 – жылу ... ...... температурасы;
1-ші теңдікті түрлендірсек төмендегідей өрнек аламыз:
1 –Q2 / Q1= 1- T2/ T1
демек, Q2 / Q1= T2 / T1 ... Q1 / Т1= Q2 / ... ... жүйеге бағытталған жылу түріндегі
энергия;
Q2 - Т2 ... ... жылу ... ... яғни Q1>0 және Q2>0 ... ... (2) теңдіктен
Q1/ Т1= - Q2/ Т2 ... ... Т1+ Q2/ Т2 =0 ... ... орын алатын жылу шамасының ... ... ... жылу деп аталады.
Осы келтірілген жылу шамасы жүйе күйін сипаттайтын болғандықтан, 1865
жылы ғалым Клаузиус оны энтропия деп атап “S” – ... ... кез ... ... ... құбылыс үшін:
(S = ... ... ... ... ... ... орын алатын өзгерістердің бәрінің де жылу мәні әр уақытта кіші
болды, яғни:
Q ... ... > Q ... болса, термодинамикалық қайтымсыз құбылыстар үшін төменде келтірілген
теңсіздік орынды болып келеді:
> ; Демек (S > Q /Т ... ... үшін (7) ... ... болады:
(S ( Q / Т ... ... ... ... деп ... термодинамика ІІ-бастамасының
аналитикалық мазмұнын көрсетеді.
Энтропия өзгерісін есептеу.
Тепе-теңдік жағдайында жүретін құбылыстар үшін энтропия өзгерісі
төмендегінше есептелінеді:
dS=(Q/T; Мұндағы: (Q=dU+(W Осыны ... ... ... ... ... ... ... орын алу табиғатына қарай энтропия
өзгерісін төмендегіше анықтауға болады:
Адиабатты құбылыс үшін:
(Q=0 dS=0 S=const олай ... ... ... ... ... (U=0 ... = Q/T және W=n RT ln V2/V1 ... ескерсек онда энтропия өзгерісі
мынаған тең:
(S = n R ln V2/V1, P1/P2= V2/V1, (S = n R ln ... күй ... ... ... ... мына ... ... =
Изобарлы құбылыс: P=const; ... СP = const ... ... ... C P= f(T) , ... CP=a+bT+CT2
(S=
Изохорлы құбылыс: V = const;
(Q = CVdT; егер CV ( ... =
CV = f(T); бұл ... ... ... ... ... изохорлы
құбылыс үшін де орынды, тек CP орнына Cv ... ... ... ... ... газ үшін ... ... (W=PdV және PV=RT деп, P= ... ... ... ... ... = (Cp-R) ln ... ... және Cp=Cv+R деп ескеріп, энтропия өзгерісін
төмендегі ... ... ... = (Cp-R) ln ... және Cp-Cv=R ... онда ... өзгерісі мынаған тең:
(S=Cp ln
Соңғы түрлендіріліп шығарылған үш формула өзара тең және ... ... ... ... Келтірілген өрнектерден, құбылыстың дербес
жағдайларына лайықты энтропия өзгерісін есептеуге болады.
Мысалы:
T – const (S=n R ln ... – const (S=Cp ln ... - const (S= Cv ln ... энтропия өндірісінің есептеулері, тек таза заттар үшін ғана
орынды, ал химиялық ... орын ... ... ... ... ... ескере отырып анықтайды.
Мысалы: aA + bB = cC + dD үшін энтропия өзгерісі былай анықталады:
(rS0 = [cS0(С) + dS0(D)] - [a S0(A) + b ... ... ... ... ... ... реакция,
жоғары температурада жүрген жағдайда энтропия өзгерісі төменде келтірілген
формула бойынша есептелінеді:
((2S x.p )T = [(S x.p )T + (Ср/Т ... Т – ... S0 T ... табу үшін ... ... (Cp
S0T - S0298 (Cp; S0T ( S0298 ... ... сай, жылу ... ... тәуелділігін
ескере отырып, есептеулер жүргіземіз де, анықталған энтропия мәндері
бойынша оның химиялық реакция нәтижесінде ... ... ... ... көріп жүргеніміздей нақты бір пайдалы жұмыс
атқарылуы үшін, өздігінен жүретін ... ... ... ... ... аққан су ағыны турбина қалағын айналдырады, ұлғаþ
барысында газ, кез-келген бір ... ... ал ... ... бағытталған электр зарядтары қозғалысынан ... ... Ал, енді ... ... кері ... ... үшін (суды
көтеруге, газды сығуға және т.б.), сырттан күш жұмсауымызды қажет ететі.
Дегенмен, табиғатта өздігінен ... ... бәрі де ... ... ... ал олардың орын алуына алдын ала нақтылы күш,
энергия жұмсалғандығын естен шығармаған абзал. ... ... жауу ... энергиясы өзен, теңіз, мұхит суларын буландыруы керек, яғни ... ... су буға ... ... дәрежеден соң, қайта
жаңбыр, бұршақ болып өздігінен жауғандай әсер қалдырады.
Алайда кез-келген өздігінен жүретін ... ... ... ... ... ... ... екі түрлі денені өзара
жанастырғанда өздігінен жылу алмасу құбылысы орын ... ... ... Ал, ... ... ... ... ондағы жүретін
химиялық тотығу-тотықсыздану құбылыстары электр ... ... іске ... ... ... ... өздігінен жүретін екі
құбылыстың бір-бірінен ... ... ... ... ... ... ... күйінде емес), ал екіншісі
термодинамикалық қайтымды жағдайында (жүйе кез-келген уақыт ... ... ... ... ... ... термодинамикалық қайтымды жағдайда жүзеге ... ... ... ғана ... ... ... алады, өйтпеген
жағдайда пайдалы жұмыс мүлдем іске аспауы ықтимал.
Термодинамиканың бірінші бастамасынан Q = (U + ... ... ... W = ... + ... = P(V, яғни жүйе Р- ... бар қоршаған орта кедергісін жеңіп,
сол ортадан (V- көлемін алғандағы атқарылған ұлғаþ жұмысы. Wпайдалы ... ... өзге ... атқарылатын жұмыстар. Пайдалы ... жүйе ... бір күш ... ... ... ... ... да жатады. Мысалы, бу машиналарының жұмыс істеу негізі. Бұл ... ... орта ... ... күш ... жеңумен шатастырмау
керек.
Демек:
(U=Q(Wұлғаю+Wпайдалы) немесе (U=Q-(P(V+Wпайдалы)
(H=(U+P(V болғандықтан: (H=Q-Wпайдалы
Мұндағы:
Q - термодинамикалық қайтымды құбылыс ... ... жылу ... максималды пайдалы жұмыс атқарылады:
W=Q-((U+Wұлғаю) немесе ... ... ... ... ... термодинамикалық қайтымды
жағдайына жуық тепе-теңдік құбылыс түрінде орын алатындықтан:
Wпайд ( W= Q - ((U + ... ... ... ( W= Q - ... ... ... ... құбылыс кезінде жүйе
энергиясының пайдалы жұмысты аз атқаратындығын білдіреді. Ал, W- Wпайд
айырымына тең, кем ... ... ... ... жылу ... ортаға
сейілетіндігін көрсетеді. Демек, бұның энергия сақтау заңына ... жоқ, ... - ... = Q(
Мұндағы, Q( - жүйе, өзі қайтымды және қайтымсыз түрде ... ... ... жылу ... Шынында да зеңбірек ... ... ... ... ... снарядсыз оқтарды атқанда қатты қызады. ´йткені,
алғашқысында бөлінген энергия снаряды ... яғни ... ... Ал ... бөлінген энергия жұмыс атқармағандықтан тек
жылуға айналады.
Бұдан ... ... ... жылу не ... ... ... оның ішкі энергиясын не энтальпиясын баламалы түрде теңдей шамаға
өзгертеді, ал жүйе осы ... ... ... ... жылу ... ... ... оны толық пайдалы жұмысқа айналдыра алмайды. Пайдалы жұмысқа
айналмаған ... ... ... жылу ... ... ... ылғи ... және Гельмгольц энергиялары
Жүйедегі өзгеріс термодинамикалық қайтымды жағдайда орын алса, онда
максималды пайдалы жұмыс шамалары:
Wmax=Q-((U+p(V) ... өте аз ... ... ... ... (W=(Q-dH ... (Q=TdS екендігін ескерсек
(Wmax=TdS-(dU+pdV) немесе (Wmax=TdS-dН ... ... ... және ... ... ... изотермиялы-изохорлы жағдайда:
(Wmax = TdS-dU
(Wmax = T(S-(U
(4)
изотермиялы-изобарлы жағдайда
(Wmax = TdS - dН
пайд
(Wmax = T(S - ... ... ... изотермиялы-изохорлы, ал (5) теңдігі
изотермиялы изобарлы жағдайларда орынды ... ... ... ... ... өте аз шама және аз ... үшін жазылғандықтан
дифферинциалдау қасиетін пайдалана отырып оларды төмендегідей ... = -d(U-TS) (41 ... = -d(H-TS) ... T -const -d(U-TS) = ... = ... T - const -d(H-TS) = ... = -dH-TdS
(41), (51),- теңдіктердегі (U-TS) және (H-TS) күй функцияларының
айырымы болғандықтан бұл айырым да ... ... ... да, ... ... ... ... айырымның TS-көбейтіндісіндегі “S”-көбейткіші, ... ... ... ... ... – TS = A (6) ... энергиясы
H – TS = G (7) ... ... деп ... - ... табиғаты жөнінен энергия тобына ... ... ... атқара алуы тиіс. Егер ... ... ... A,G-ны қойып, белгілі күй өзгеріс аралығында интеграл алсақ:
( (Wmax = -( dA = -(A2 - A1) = -(A ... (Wmax = -( dG = -(G2 - G1) = -(G ... ... ... ... бір күйден екінші күйге
өзгергендігі айырымы, ... ... ... ... ... да, ... Гиббс энергиялары изохорлы-изотермиялы
потенциалдар немесе термодинамикалық потенциалдар деп те аталынады.
(8) және (9) ... A,G ... (4), (5) ... ... ... =TdS-dН ... ... жылу түрінде берілген энергия (Q) толығымен оның ішкі
энергиясын немесе энтальпиясын өзгертуге жұмсалсын, яғни:
QP=(H ... ... ... ... ие боған жүйе, пайдалы жұмыс атқару қабілетіне де
ие болады және атқарылған ... ... ... ... ... ... тең. ... қоршаған ортада атқарылатын
болғандықтан оның ... ... ... ... ... жылу ... Q( бөлігі жұмсалатындығы белгілі, ... = (U = (A + ... = (H = (G + ... Q( - жүйе ... ... ... ... ортаға берілетін жылу.
Q( = T(S екендігін ескерсек
(U = (A + T(S немесе (A = (U - ... = (G + T(S ... (G = (H - ... ... жүйе ... ортада жұмыс атқарғанда энергияның Q( = T(S
- бөлігі жылу күйінде ортаға сейілетіндігін білдіреді. Осы айтқандарымызды
схема ... ... ... ... ... (A ... ... Жүйе энергиясының жұмсалуын бейнелеу.
Сонымен, атқарылған максималды жұмыс пен ... ... ... ... және ... ... өзгерісімен сипатталып, абсолþт
шамасы жөнінен оған тең болады.
Демек, қарастырылып отырған жүйеде қоршаған орта мен энергия алмасуы
орын ... ол ... жүйе ... ... Ал ... ... артуы, өздігінен жүретін құбылыстардың айқындаушы шамасы ... ... ... Мысалы, будың өздігінен қайта суға айналу
кезінде су молекулаларының реттілігі артады, яғни энтропиясы ... ... ... біз ... ... ... ... Ýнтропия артуы тек
оқшауланған жүйелер үшін ... ... ... ... айқындаушы шама
болып саналады. Бу салқындап суға ... ол өз ... ... жылу түрінде береді, яғни бұл арада жабық жүйе қарастырылып отыр. Ал
жабық жүйелер үшін ... ... ... бағытын айқындаушы өзге шама
болғаны.
Кез келген ... ... ... ... ... атқаруға
термодинамикалық жүйе Гельмгольц және Гиббс энергияларының өзгерісі түрінде
біршама энергия бөлігін жұмсайды.
Олай болса, қарастырылып отырған ... ... ... ол ... ... жүретін құбылыстың орын алатындығын ... ... ... жабық жүйелерде, өздігінен жүретін құбылыстар
Гельмгольц және Гиббс энергияларының кему бағытында жүзеге асады.
Термодинамика ... ... ... үшін ... ... айқындаушы шама Гельмгольц және Гиббс энергияларының кемуін,
химиялық реакциялар ... ... үшін де ... ... ... ... үшін ... атқарылған максималды
жұмыс шамасы Гиббс ... ... ... ... химиялық
өзгеріс төмендегі теңдеумен өрнектелсін:
aA + bB = dD + eE
Келтірілген реакция үшін стандартты изобарлы потенциал өзгерісі
төмендегі ... ... - ... ... изобарлы түзілу потенциалын тікелей өлшеу мүмкін емес, ал
көп жағдайда ... ... ... ... 298 = (r H0f. 298 - T(r S0 ... Т= 298,16 ... ... қалыпты жағдайда (rG мәні арқылы, химиялық
әрекеттесуші жүйеде тепе-теңдік орнауы немесе ... ... ... ... ... < 0- термодинамикалық тұрғыдан өзгеріс өздігінен жүреді.
(rG0 = 0 -Жүйеде тепе-теңдік орнаған ... ... ... > 0- ... ... ... ІІІ- бастамасы
Абсолютті нольге жақын температурада әр түрлі жүйелердің қасиеттерін
зерттеу нәтижесінде Нернст 1906ж. өзінің жылулық теоремасын ұсынды.
Термодинамиканың ... ... ... жылулық постулаты деп те
атайды және бұл теореманы энтропияның абсолютті мәнін есептеуге ... үшін ... ... температурасының өте аз мәніне сәйкес келетін жылу
сыйымдылығын және ... ... ... білу ... ... айтуы
бойынша конденсацияланған жүйелер үшін Т→О ... ... ... жұмысы өзара тең:
dQ / dT = dW / dT = 0
Ендеше: W = ... ... ... ... ... ... ... (G = (H - T(S; Т→О былай жазамыз:
(G Т→О → (H ... ... ... нөл ... ... ... өзгеруі
энтальпияның өзгеруіне тең болады. Температура артқан сайын ... ... ... ... ... үшінші заңын энтропияның абсолюттік мәнін есептеуге
қолданады.
Гиббс-Гельмгольцтің теңдеуін қарастырайық
-((А)V = ((U)T - T( dSdT)V
Изохоралық-изотермиялық потенциалды мына теңдеуден табуға ... А = (U ... (CV - мұны біз ... ... білеміз, олай болса, энтропияның
өзгерісі:
(d(S/dT)V= (CV/T
cонда
(А=(U0-T(S0+(CV dT- T0((CV /T)dT
Бұл жерде (U 0 мен (S0- ... ... ... мен ішкі ... жылу ... ... нольге жақын температурадағы
энтропияның қасиеттері туралы салдары шығады.
Термодинамиканың үшінші заңына сүйене отырып, изобарлық-изотермиялық
потенциалдың ... ... Т(0 ... ... ( ... ... ... ноль температурада Гиббс энергиясының өзгеруі
энтальпияның өзгеруіне тең болады. Температура артқан сайын ... ... ... ... ... ... энтрапияның абсолюттік мәнін есептеуге
қолданады. Ол үшін, берілген заттың температурасының өте аз ... ... жылу ... және ... ауысулардың жылуларын білу керек.
Тбалқу
Т қайнау
Т
S=( Т0 Ср(қ)/ТdT+(mH/Tбалқу+( Тбалқу СР(с)/ТdT+(V(H/Tқайнау+( Т
қайнау Ср(r)/TdT
Егер заттың қатты күйінде бірнеше модификациясы болса, онда ... оң ... ... ... ... ... жазылады.
3-ші лабораториялық жұмыс
Тұздардың еру жылуын анықтау
Химиялық термодинамика
Химиялық термодинамика – энергияның ... ... ... зерттейтін физикалық химияның негізгі ... ... ... тәжірибелердің нәтижесінде тұжырымдалған бірнше ... ... ... ... заңы – ... ... ... негізделіп
қалыптасқан. Ол энергияның жоқтан пайда болмайтынын, әрі өшпейтінін, тек
бір түрден екінші түрге ауысып, ... ... ... Бұл ... ... берілетін жылу (Q) оның ішкі энергиясын (U) арттыруға және
белгілі бір жұмыс (W) ... ... ... ∆U – системаның ішкі ... ... Бұл ... ... заңының математикалық өрнегі болып саналады.
Ішкі энергия жүйе күйін сипаттайтын термодинамикалық ... ... ... ... ... емес, тек жүйе бір күйден екінші күйге
ауысқан кездегі өзгерісін білу ... Ішкі ... ... U2- U1 ... U1 – және U2 ... және ... ... жүйенің ішкі
энергиясы. ∆U жүйенің бастапқы және соңғы күйлеріне тәуелді де, оның өзгеру
жолына тәуелсіз.
Жүйе күйі P, V және Т күй ... ... ... ... ... ... іске ... яғни изохоралық құбылыс өтетін болса,
онда жүйеде ешқандай жұмыс істелмейді W=0. Бұл жағдайда жүйеге ... QV=∆U ... QV – ... жылу эффектісі.
Изохоралық құбылыс кезінде жүйеге берілетін жылу толығымен оның ... ... ... құбылыс тұрақты қысымда (Р=const) іске асса, яғни изобаралық
құбылыс өтетін болса, онда ... = P(V2-V1 ) = P∆V ... V1 және V2 ... және соңғы күйлердегі жүйенің көлемдері, ол ∆V
олардың айырымы, Р – қысым.
Изобаралық құбылыс үшін ... ... ... ... мына ... көрсетуге болады:
QР ( (∆U + PV) ... QР – ... жылу ... U+ PV(Н ... ... ( ∆Н ... Н – ... ал ∆Н – ... ... құбылыста жүйеге берілген жылу толығымен оның энтальпиясын
арттыруға жұмсалады. ... да жүйе ... ... ... ... ... ... мәнін анықтамай, жүйе бір күйден
екінші бір күйге ауысқандағы өзгерісін (∆Н) анықтайды: ∆Н ( Н2 - Н1 ... Н1 және Н2 ... және ... ... ... ... өзгерісі (∆Н) ішкі энергия өзгерісі секілді (∆U) ... ... ... ... ... де, оның ... ... тәуелсіз.
Практикада, егер химиялық құбылыс тұрақты көлемде (V = const) ... онда жылу ... (QV) ... ішкі ... өзгерісімен (∆U), ал
тұрақты қысымда реакцияның жылу эффектісі (QР) ... (∆Н) ... ... ... ... ... мына ... болады:
Н = U + PV немесе ∆Н = ∆U + Р ( ∆V ... ... ... ... ішкі энергиясы және энтальпиясы артатын
болсы (∆U>0) және (∆Н>0), онда ол – ... ... ... ал олар ... болса – экзотермиялық құбылыс (жылу
бөлінетін) деп аталады.
Реакцияға қатысатын заттар газ ... ... онда QР мен ... қатынасты мына теңдеумен көрсетуге болады:
QР = QV + Р∆V ... ... ... = QV + ∆nRT ... ∆n – ... ... газ ... заттар мен бастапқы газ
күйіндегі заттардың моль сандарының айырмасы – универсал газ ... ... ... газ ... ... ... ... мәндерін пайдаланады. (R=1.987(2.0 кал/моль(град немесе
R=8.314 Дж/ ... ... ... жылу сиымдылықтарын, температураның
өзгеруін білу керек. Таза заттың изобаралық жылу эффектісінің мәнін ... ... = nСР ∆T ... n – ... моль ... ∆T – ... өзгерісі, СР – заттың
тұрақты қысымдағы мольдік жылу сиымдылығы.
Жылу сиымдылық деп ... ... ... тұрақты жағдайында заттың
берілген мөлшерінің температурасын 1 ... ... ... ... ... изохоралық жылу эффектісінің мәнін есептеу үшін мына ... = nСV ∆T ... СV – ... ... ... жылу ... ... негізгі бір бөлімі – термохимия. Химиялық
реакциялардың жылу эффектілерін ... жылу ... және ... ... ... ... яғни ... сақталу және
түрлену заңына негізделген.
Химиялық құбылыстардағы байқалатын жылу ... ... ... бірнеше заңы бар. Олар энергия сақталу заңының
дербес ... ... ... заңын орыс ғалымы Г.И.Гесс (1840ж) ашқан. Тұрақты қысым
мен көлемде көптеген химиялық реакциялардың жылу ... ... Гесс өз ... былай тұжырымдады: Химиялық реакция тікелей
жүрсін немесе бірнеше сатыда ... ... оған сай ... ... болады. Басқаша айтқанда, химиялық ... жылу ... ... заңының практикалық маңызы өте зор. Оны ... ... жылу ... ... жолмен анықтауға болады. Ол үшін
түрлі термохимиялық теңдеулерде ... ... ... ... ... ... сіңірілетін немесе бөлініп шығатын жылу мөлшері
көрсетіліп жазылады. Мысалы ретінде төмендегі химиялық ... ... + ... )= NaCl(қ )+ ... ... ... қатысушы реагенттердің бірі қатты (қ) күйінде, ал
екіншісі Cl2 газ (г) ... ... NaCl ... (қ) ... 250С және 760 мм. ... 1 моль Na 0,5 моль Сl2 ... 1 моль NaCl түзіліп,
411,3 кДж жылу бөлінеді екен.
Демек, системаның энтальпиясы кемиді. Оны ... ... ... кДж. ∆Н ... ... жай ... түзілу жылу эффектісі
болып саналады. Жай заттардан температурасы 250С және қысымы 760 мм. Сынап
бағанасында 1 моль зат ... ... жылу ... ... ... ... ... стандартты энтальпия деп атайды. Оны ∆Н0298
деп белгілейді. Жоғары индекс стандарт күйді, ал төменгі ... ... ... температураны (2730+250 298К) көрсетеді. Жай заттардың
түзілу жылулары 0-ге тең етіп алынады, ал қысым ... ... ... екі ... бар. Олар бойынша реакцияның жылу
эффектісін табу жолдары былай белгіленеді: 1. Химиялық ... ... не ... жылу ... ...... өнімдерінің түзілу
жылуларының қосындысынан, бастапқы әрекеттесуші ... ... ... шегергендегі айырмаға тең.
∆Н0х.р.=( ∆Нт.х.(өнім) - (∆Нт.х.(реагент) ... ... ... ... (VI) ... әрекеттесіп алюминий
сульфатын түзу реакциясының жылу эффектісін есептеп шығарайық:
Al2O3+3SO3(г) ... Al2O3) = (1670.2 ... SO3) ( (395,3 ... ... ( (3435,8 ... ... ... ∆Н0т.р табамыз:
∆Н0т.р ( 3435,8(/(1670,2 + 3/(395,3 ( (57967 кДж
Демек, жоғарыдағы химиялық реакцияның жылу ... ( (57967 ... ... ... ... ... не сіңірілетін жылу әсерінің
шамасы – бастапқы ... ... жану ... ... ... жану ... қосындысын шегергендегі айырмаға тең.
∆Н0т.р ( ∆Н0ж.х.(реагент)( ∆Н0ж.х.(өнім) (12)
Мысалы, ... ... жылу ... ... ... анықтайық. Этанның жану жылуы ∆Н0ж.ж.(С2Н6)(1562
кДж/моль, метанның жану ... ... ... ... ... пайдаланып ∆Н0х.р табамыз:
∆Н0х.р (1562+286,3(2,981(65,9 кДж
Демек, реакцияның жылу эффектісі ∆Н0х.р(65,9 кДж. ... ... ... ... ... ... түзілу немесе жану жылуларын қолдана
отырып, көптеген химиялық реакциялардың жылу эффектілерін септеп шығаруға
болады.
Гесс заңы ... ... ... жылу эффектілерімен қатар
заттардың түзілу, жану, еру, ... ... және ... ... ... ... - 1 моль зат ... жағдайда оттек пен толық әрекеттесіп
жанған кездегі химиялық ... жылу ... ... – 1 моль ... ... өте көп ... ... немесе сіңірілетін жылу мөлшері.
Ерудің интеграл жылуы – ... ... ... 1 моль ... ... немесе бөлінетін жылу мөлшері. Оның шамасынмына
теңдеумен есептеуге болады:
∆Н0инт.( (∆Н0тәж.М)/m ... ...... ... жылуы, ∆Н0тәж. – ... ... еру ... m – еріген заттың салмақтың массасы, М – еріген
заттың ... ... ... суда ерігенде екі құбылыс қатар жүреді:
1) Заттың кристалдық ... ... және ... иондарға
диссоциациялануы. Бұл құбылыс эндотермиялық құбылыс, яғни бұл кезде
жылу сіңіріледі. Сіңірілген жылуды ∆Н деп белгілейді.
2) ... ... ... ... ... ... құбылысы – экзотермиялық құбылыс, демек бұл кезде жылу
бөлінеді. Оны ∆Нтұзд. деп белгілейді.
Еру жылуы ∆Неру(∆Нкр.+ ∆Нтұзд. тең екендігін көреміз. Егер ... ... еру ... жылу ... ал ... ∆Нтұзд. болса, жылу бөлінеді.
Нейтралдау жылуы – қышқылды негізбен ... 1 моль ... ... жылу ... күшті қышқылдарды күшті негізбен нейтралдағанда олардың
табиғатына қарамастан, реакция механизмі ... ... ... ... ... – 57,3 ... ... реакциясы кезінде химиялық
реакция сутек және гидроксил – иондарының арасында ғана ... ... ... ... ... немесе керісінше болған жағдайда
нейтралдау жылуы 57,1 кДж/моль ккем немесе артық ... Ол ... ... мен ... ... ... ... шамасына байланысты.
Жылу эффектісі сусыз тұздардың еріп гидраттануы кезінде ... ... үшін ... ... және ... еру ... ... анықтап, төмендегі теңдеу бойынша есептейді.
∆Нгидр.(Н2(Н1 ... ...... ... ... ал Н1 және Н2 ... және сусыз тұздың еру жыылулары
Химиялық құбылыстардың жылу ... ... үшін ... ... сыйымдылығын) білу керек. Оны анықтаудың екі жолы бар:
Калориметр тұрақтысын (Кт) анықтау.
Жұмыстың мақсаты. Калориметр тұрақтысын (жылу сыйымдылығын) ... ... ... ... ... ... ... тұрақтысын іс
жүзінде анықтау.
Калориметр константасын еру жылуы белгілі затты еріту арқылы анықтау.
Бұл әдіс ... ... еру ... ... ... суда ... темпераатура
өзгерісін (∆Т) анықтайды. Онан соң төмендегі теңдеу бойынша Кт мәнін
есептейді:
Кт((∆Неру(m)/(M(∆t) ... ...... еру жылуы, кДж/моль, m – ерітуге алынған тұздың
массасы, г, М – ... ... ... г, ∆t – еру кезіндегі
темпераатура өзгеріісі, 0С.
Жұмыстың орындалу ... ... ... ... ... ... ... Органикалық ыдысқа 250 мл. ... су ... 5гр. ... КNO3 салып, термометрді орналастырып
магниттелген аараластырғышты жұмысқа даярлайды. (1-сурет)
Калориметр жұмысқа әзір ... соң ... ... ... ... мен ... ... темпераатурасы теңесу шамасына
жақындағанда, яғни темпераатураа уақыт бойынша болмашы ғана ... ... тағы да 5 ... бойы ... 0,5 ... ... өзгерісін жазып
отырады, барлығы шамамен 10 өлшем. Бұл аралықта темпераатура өзгермей қалуы
керек. Онан соң тез ... ... сым ... қозғап, тұзды түсіреді.
Бұл периодта да әрбір 0,5 минут сайын темпераатураның өзгерісін анықтайды.
Период аралықтарында ... ... ... ... ... негізгі
период тұз толық еріп болғанша созылады. Оның созылу мерзімі ... ... ... ... ұзақ ... ... аяқталғанын температураның кенеттен төмендеп,
қайтадан ... ... ... ... Бұл ... ... периодтың,
яғни калориметрлік системаның темпераатурасының бөлме ... ... ... ... периодта да әрбір 0,5 минут сайын тағы
да 10 ... ... ... ... ... өлшем саны оннан аз болуы
керек.
1-сурет. Тұздардың еру жылуын анықтауға арналған құрылғы.
1. изотермиялық қабат 2. темометр 3. ... ... ... ... 5. ... ... ... 6.
термоизоляциялық муфта 7. араластырғыш
8. қақпақ 9. ... 10. ... ... ... 12. электрлі қыздырғыш 13. ... ... әр ... дер ... ... керек. Әрбір период 15
минут созылған кездегі алынған ... жазу ... ... ... ... |0,5 |1,0 |1,5 |2,0 |2,5 |3,0 ... мин.) | | | | | | ... ... ... |0 |4 |8 |12 |16 |20 ... | | | | | | ... ... ... |20 |16 |12 |8 |4 |0 ... | | | | | | ... ... | | | | | | ... | | | | | | |
1. ... ... рефрактометрді пайдаланып, сыну көрсеткішін
анықтайды.
2. ... ... ... ... ... даяр ерітіндінің 10-
15 мл. дейін құяды. Біркелкі қайнау үшін оған ... ұсақ ... шыны ... ... ... ... ... термометр және
шыны мұздатқышпен жабдықталған арнаулы құрылғымен ... ... ... ұшы ... ... батып тұруы тиіс. Шыны
мұздатқыш су құбырынан ағын су жіберіліп, қоспаны электр ... ... ... ... ... ... және ... қайнап
температура өзгермей тұрақтаған мәнді жазып алады. Негізінде екеуінің
айырмашылығы 10-тан аспауы керек. Қайнау ... ... бу ... ... орналастырылған ыдыс бөлігінің түбіне ... ... Міне осы ... ... 1-1,5 мл. ... мәні ... болуы тиіс), қыздыруды тоқтатып оның да сыну
көрсеткішін ... Дәл ... ... ... ерітінділердің
қайнау температурасын және буланып сұйыққа айналған кездегі сыну
көрсеткішін табады.
Тәжірибе алынған мәліметтерді өңдеу.
1. Даярланған ... ... ... ... ... ... шығып
есептейді. Мысалы, 4мл. С6Н6, 16мл. СН3-С-СН3
МС6Н6(78 ... ... ... г/мл; ... ... ((0,045; ... (nС6Н6+nау)-1
х(((0.17
nC6H6-x
2. Сұйық қоспаның баспатқы сыну ... ... ... ... тұрғызамыз.
3. 1-ші суреттен сұйыққа арналған жүйелердің сыну көрсеткішін пайдалана
отырып олардың ... ... ... n(1,400 ... онда ... ... Б-0,35 үлес бөліктері сәйкес келеді. Бұл табылған мәндер бу құрамын
білдіреді.
Алынған мәліметтерді кестеге енгіземіз.
Бензол-ацетон ... ... ... ... ... ... ... ... |Бу ... | ... ... | ... ... |
|саны| | | | ... |
| |А |В | | | | | |
| ... | | | | |
| |ы | | | | | | |
| | | | ... |
| | | ... ... | |
| | | ... ... | |
|1 | | | | | |
|2 | | | | | |
|3 | | | | | ... мәліметтер бойынша есептеулер:
1. Бөліну температурасы – құрам диаграммасын сызу.
2. Ерудің критикалық температурасын анықтау.
3. ... ... ... ... ... ... ... анализдеу.
Бақылау сұрақтары.
1. Сұйықтарды өзара ерігіштігіне қарай қалай топтайды, нақтылы мысалдар
келтіріңіз.
2. Сұйықтардың өзара ерігіштігіне температураның ... ... ... ... ... деп қандай заттарды ... ... ... ... не, ... ... анықтайды?
4. Қос компонентті жүйенің құрам-еру ... ... ... температурасы диаграммасын пайдаланып, жүйенің құрамын және
фазалар мөлшерінің қатынасын қалай анықтауға болады?
2-сурет. Сұйықтардың ... ... ... ... ... ... ... Стакан қондырғыш
5. Қыздырғыш (қайнатқыш)
6. Разетка
7. Қоспа (фенол-су н/е анилин-су)
8. Кранның суы
9-шы лабораториялық жұмыс.
Термилық ... ... ... ... ... мен кристалдану немесе
балқу температурасы ... ... ... ... ... ... Термиялық анализ әдісін қолданып жеке заттардың
балқу немесе кристалдану ... ... ... ... ... органикалық заттардың, тұздардың т.б. құрамдары
мен балқу температурасы арасындағы байланысты зерттеу нәтижесінде құрам-
темпераатура ... ... ... ... Салқындау қисықтары (а) және бір эвтетикалы бинар жүйелердің балқу
диаграммасы (ә).
Диаграмманы анализдеу арқылы ... ... ... саны ... ... бөлу ... компоненттердің өзара әсерін, химиялық
қосылыстардың түзілуін, олардың құрамын ... ... ... жүйе ... В компоненттерінен тұратын болса, онда бұл жүйені таза А компонентінен
бастап аралық ... ... ... таза В компонентіне дейін
эксперимент жүзінде зерттейді. Балқу диаграммасын алу үшін ... ... ... ... ... ... уақыт бойынша салқындау
(қыздыру) қисықтарын алады. Салқындау қисығын алу үшін ... ... ... ... ... әртүрлі қоспаларын балқу темпераатурасынан едәуір
жоғарғы ... ... ... Онан соң ... ... ... температура өзгерісін уақыт бойынша жазып отырады. Қоршаған
орта мен заттың температурасы аралығындағы айырым ... ... ... ... да ... болады. Қоршаған орта мен қызған ... ... ... ... ... ... яғни
температура өзгерісі баяулап салқындау қисығының бағыты температура осінен
оңға ... ... Егер ... ... ... жылу бөлу ... ... өзгеріс болса, мысалы, компоненттердің бірі кристалдан бастаса, онда
салқындау қисығында сынық пайда болады. Ол кезде температура не өте ... ... ... ... ... ... Бұл ... өзгеріс және жылу
бөліну аяқталғанша сақталады. Онан соң жүйе біртіндеп салқындайды. Алынған
мәліметтерді ордината осі ... ... (t0С), ал ... ... ... (t, мин.) алып ... ... (1-ші а-сурет).
Салқындау қисығындағы сынықтар жүйеде фазалар санының өзгергендігін
көрсетеді. А және В компоненттерінен ... ... ... ... ... ... ерекшеліктеріне қарай үш түрге бөлінеді:
1. А және В компоненттері ... ... ... ... ... А және В ... ... тұрақты химиялық қосылыс түзеді.
3. А және В компоненттері бір-бірімен қатты ерітінділер түзеді, бір-
біріне сұйық және ... ... де ... ... бірақ химиялық
қосылыстар түзбейді.
Бинар жүйе үшін Гиббс ережесінің математикалық өрнегі:
С(К-Ф+1
Мұндағы: С – ... ... ... К – ... ... Ф – ... еркіндік дәреже саны деп жүйедегі фазалар санын ... ... ... ... ... ... ... болатын термодинамикалық күй
паараметрлерінің санын айтады.
Компонент жүйе фазаларының құрамын сипаттайтын ... ... ... ... Фаза – ... ... ... жүйенің бір-біріне
бөліну беті арқылы оқшауланған және ... әсер жоқ ... ... ... ... мен ... ... бірдей бөліктерінің
жиынтығы.
Дербес заттардың салқындау қисықтарының жоғарғы бөлігі А және ... ... ... ... ... көрсетеді . (1-сурет, а).
Бұл бөлікте жүйенің еркіндік дәреже саны С(1+1-1(1, себебі ... ... фаза саны да ... тең. ... ... ... ... еркін
өзгереді. Суыну барысында салқындау қисығы көлденең бөлік пайда бола
бастайды. Бұл ... ... ... саны ... Себебі компонент
саны өзгермейді, яғни 1-ге тең, ал фаза саны 2-ге тең. ... ... ... ... Көлденең бөлікте кристалдану
құбылысы жүреді. Бұл бөліктің соңында сұйық фаза толық кристалданып, қатты
фаза салқындай бастайды. Жүйенің ... ... саны 1-ге тең, ... саны 1-ге тең (тек ... фаза ғана).
Қоспалардың салқындау қисықтарына екі сынықтан (1-сурет, (а) II және
IV салқындау қисықтары) бар. Алғашқыда ... ... ... tБ және tК ... ... ... ... нүктесінде, балқымада А компененті мол болғандықтан оның ... ... ... ... ... байланысты салқындау біршама
баяулап, қисықта бірінші сынық ... ... А ... ... ... балқымада В компонентінің концентрациясы арта түседі,
ал температура ... ... ... tБ болғанда жүйенің еркіндік
дәреже саны С(2-2+1(1, яғни бұл нүктеде еомпонент саны екеу және ... да ... Бұл ... бір ғана ... мәнін еркін өзгертуге
болады. tЭ нүктесінде екі зат бірдей кристалдана бастайды. Бұл ... үш ... ... А және В ... ... ... ... дәреже саны С(2-3+1(0. Демек температура мен концентрация
өзгермейді, ... ... зат ... кристалданады. Жүйе толық кристалданып
болған соң, оның ... ... ... ... ... жүйе ... екі зат та ерітіндіден бірдей ... ... онда ол ... ... ... ... ... эвтетикалық құрам деп аталады. (1-сурет, tЭ, ж. нүктелері).
Эвтетикалық құрамға сәйкес келетін қоспаның ... ... бір ... ... ... а III).
В компонентіне мол қоспаның салқындау қисығының (1-сурет, а, ... II ... ... ... ... ... ... өзара салыстыратын болсақ, онда эвтетикалық
қоспаның кристалдану температурасы және дербес ... ... ... ... ... ... ...
төменгі жағында екі фазалы бөлік көрсетілген (А және В ... ... ... ... саны ... қисықтарын пайдаланып балқу диаграммасын сызуға болады. Ол
үшін ордината осі бойынша температура, ал ... осі ... ... алады. (1-сурет, б).
Бұл диаграммадағы А және В ... ... ... балқу
(кристалдану) температураларын көрсетеді. Э-эвтетикалық ...... ... АЭ ... ... а затының кристалдану, ал ... ... В ... ... жүреді, яғни балқыма құрамы ... ... ... ... Бұл сызықтарды ликвидус сызықтар деп
атайды. Ликвидус сызықтары бойында қоспаның ... ... саны ... ... ... ... (I) бір ... сұйық балқыма.
Эвтетикалық нүктені (Э) қиып өтетін горизонталь сызық (MN) ... ... ... ... төменгі жағында жүйе А және В ... ... ... зер ... ... оның бес ... ... болады: 1 - балқыма (ерітінді), 2-3 – құрамы ... ... ... А ... В ... 4-5 – А және В ... ... АЭВ ликвидус сызығы барлық қоспа үшін ... ... ... аяқталатын температураны көрсетеді, ал ... ... ... немесе балқудың басталуын көрсетеді. Таза (дербес)
компоненттерден басқа қоспалардың барлығы да t ... ... ... А және В ... ... еруу ... те қарастыруға болады: АЭ А компонентінің В-да, ал ВЭ В компонентінің
А-да ерігіштігін көрсетеді.
Балқу диаграммасы ... ... ... ... ... ... ... анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы, F нүктесін алсақ,
температура tF болғанда, қоспаның құрамы 70% А және 30% ... ... ... ... ... және А затының кристалдары.
Егер F нүктесінен екі бөліктің шектерімен қиылысқанша ... ... ... құрамын табуға болады. Д нүктесінен ... ... ... а ... ... ... құрамын, ал G
нүктесінен түсірілген перпендикуляр бастапқы қоспаға ... ... ... ... ... береді. Теңдіктегі фазалардың
құрамын қосатын DG сызығы коннода деп аталады.
Балқу ... иін ... ... ... кез ... жүйедегі теңдңкте тұрған фазалардың салыстырмалы мөлшерін
анықтауға болады. Сұйық фаза массасының (mС) ... ... ... ... кері қатысына тең:
(
Екінші және үшінші түрдегі балқу диаграммаларын да жоғарыда көрсетілген
жолмен алады. Оларды ... ... ... ... ... ... термиялық анализдеу.
Жұмыстың мақсаты: 1. Нафталин-азобензол қоспасын негізге алып,
термиялық анализ әдісімен танысу. 2. ... ... ... ... ... қоспалардың және құрамы белгісіз (балқу) қоспасының
салқындау қисығын алу. 3. Температура-құрам диаграммасын ... 4. ... ... ... ... ... ... заттар: Электр плиткасы, термометр, химиялық стакан,
пробиркалар, секундомер, нафталин және ... ... ... барысы: Алдын-ала даярланбаған болса, пробиркаларға
құрамы төмендегідей нафталин мен азобензол қоспасын даярлайды.
Пробиркаларды араластырғыш сым және ... ... ... ... тығындап, әрқайсысын жеке-жеке стакандағы қайнап тұрған
суға ... ... ... толық балқып, біршама қызған соң
пробирканың сыртын құрғатып ... ... ... орналастырып,
штативке бекітеді. Онан соң әрбір 30 ... ... ... ... ... ... ... екі студенттің орындағаны
тиімді: біреуі қоспаны араластырып температура ... ... ... ... бойынша өзгерісін жазады. Кристалдану бойынша
араластыруды тоқтатып, температураның дәл мәнін жазып ... Таза ... мен ... ... ... үшін температура тұрақталған соң 4-
5 өлшем жасау ... ал ... ... ... үшін салқындау
қисығына температура тоқталуы екі рет ... ... рет ... ... бола бастағанда, ал екінші рет жүйе толық кристалданғанда. ... яғни ... үшін ... ... соң 4-5 ... ... ... алынған мәліметтерді төмендегі үлгімен жазады.
|Қоспаның құрамы |Уақыт (мин) ... ... ... | |
| ... бастапқы ерітіндісі |Қышықлдың су қабатындағы |
| | ... |
| ... |су ... ... ... мәні |
| | | | | ... Су мен ... қоспасының иодтың таралу коэффициентін анықтау
және иодтың бензолдағы ерітіндісін экстракциялау.
Жұмыстың мақсаты: 1. Бір-бірінде араласпайтын екі сұйықтықтағы үшінші
компоненттің ... ... ... 2. ... ... ... заттар: Иодтың бензолдағы 0,05 М ерітіндісі, 0,001 М
Na2S2O3, краахмал ерітіндісі, ... ... ... ... ... 100мл. екі ... воронканың
әрқайсысына пипеткамен 5 мл. 0,05 М иодтың бензолдағы ерітіндісін құяды.
Бірінші воронкаға 45 мл. ал ... ... 15мл ... су құйып 10
минут бойы шайқап араластырады. Воронканың тығынын оқтын-оқтын ашып ... ... Онан соң екі ... да ішіндегі сұйықтар қабатқа бөліну
үшін 20 минут тыныштық күйде ұстайды. ... ... ... ... болған
соң су қабатын басқа колбаға мұқият ... ... ... ... ... 15 мл. дистилденген су қосып, 10 минут шайқап, 20 минут
өткен соң су ... ... ... Одан ... ... ерітіндіге тағы да
15 мл. дистилденген су құйып, 10 минут шайқап 20 ... соң су ... ... ... ... су ... бір колбаға жинақтайды. Алынған
ерітінділердегі ... ... ... үшін сиымдылығы 50 мл.
колбаға 10 мл. дистилденген су құйып, бірінші воронкадан бөлініп алынған ... 5 мл. ... ... қатысында (1-2тамшы) бюреткадағы Na2S2O3
0.001 М ерітіндісімен ... ... ... ... болу ... үш рет қайталап, су қабатынан алынған ерітіндінің ... ... ... Na2S2O3 - тің орта ... ... Төменгі
теңдеуді пайдаланып ерітіндідегі иодтың концентрациясын есептейді.
N1∙V1(N2∙V2
Мұндағы: V1 – су қабатынан ерітіндінің ... V2 – оны ... Na2S2O3. N1 – су ... ... ... концентрациясы. N2 -
Na2S2O3 ерітіндісінің концентрациясы. Дәл осы ... ... ... ... су ... ... ... анықтайды. Ал екі
воронкадағы иодтың концентрациясын анықтау үшін олардан жеке-жеке 1 ... ... 10 мл. ... су ... ... ... титрлейді.
Бұл жағдайда да титрлеуші үш рет қайталап, титрлеуге ... ... ... орта ... табады. Жоғарыдағы теңдеуді пайдаланып
бензол қабаттарындағы иодтың ... ... ... жазу ... ... кеткен көлемі, мл. |С1(С|С2(Н|К(С1|m2 2|m2 2|
| | ... |/С2 | | |
| |Су ... ... ... | | | | | |
| |1 |2 |3 ... |1 |2 |3 |
| | | | ... | | | |
| | | | | | |NА |NВ |NС | | | | | | | | | | | | ... ... ... ... ... А, В және С заттарын
мольдік процентке шағып есептейді. Ол үшін табылған массаны (М) сол заттың
молекулалық ... ... моль ... анықтайды, яғни
nA(mA/MA ; nА(mВ/MВ ; nС(mС/MС ... ... соң ... ... ... қиын ... моль % ; nA- X моль ... мен NВ -ны АС бойынан тауып алады да ВС және АВ ... сол ... ... түзу ... Осы ... ... ... нүктені береді. Табылған бейнелік нүктелерді сызықпен қосу ... ... ... ... ... 90  130 210  270  ...

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Көлемі: 63 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 900 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Алтын. Алынуы, физикалық,химиялық қасиеттері6 бет
Алюминий өндірісі. алюминийдің физикалық, химиялық, механикалық қасиеттері4 бет
Алюминийдің физикалық - химиялық қасиеті, қолданылуы17 бет
Вирустарға химиялық, физикалық және биологиялық факторлардың әсері. Вирустық аурулардың патогенезі5 бет
Жер асты суларының физикалық - химиялық қасиеттері7 бет
Мұнай және мұнай өнімдерінің физикалық-химиялық қасиеттерінің маңызды параметрі тығыздықтың әсерін зерттеу26 бет
Мұнай және мұнай өнімдерінің химиялық, физикалық қасиеттерін анықтау.52 бет
Рубидий,цезий физикалық және химиялық қасиеттері4 бет
Сіңіру қабілетінің түрлері: механикалық, биологиялық, физикалық, химиялық, физика-химиялық5 бет
Судың физикалық және химиялық қасиеттері7 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь