Химиялық термодинамиканың негіздері

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТІРЛІГІ

СЕМЕЙ КАЛАСЫНЫҢ ШӘКАРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ

ТАҚЫРЫБЫ:

«Химиялық термодинамиканың негіздері»

Орындаған: Нурамбаев К. Н.

ТОс-423

Тексерген: Шалағанова А. Н.

Семей 2015

Мазмұны

Жоспар.

Химиялық термодинамика
Термодинамикадағы химиялық реакциялар

1. Химиялық термодинамика - физикалық химияның химиядағы термодинамикалық құбылыстарды (химиялық реакция, фазалық ауысулар (еру, булану, кристалдану, т. б. ), сонымен қатар заттардың термодинамикалық қасиеттерінің олардың құрамы мен агрегаттық күйіне тәуелділігін қарастыратын саласы. Химиялық термодинамика термохимия, химиялық тепе-теңдік және ерітінділер (олардың ішінде электролиттер) туралы ілімдермен және электродты потенциалдар, беттік құбылыстар термодинамикаларымен тығыз байланысты. Химиялық термодинамика термодинамиканың жалпы заңдары (нөлінші, бірінші, екінші, үшінші) мен ережелерін пайдаланады.
- Термодинамиканың бірінші заңы, термохимияның негізін құрайтын, оның маңызды салдары - Гесс заңы. Термохимия әр түрлі заттардың жылу сыйымдылығын, жану жылуын, реакцияның жылу эффектісін, түзілу жылуын, еру жылуын, т. б. зерттейді. Олардың температураға тәуелділігін Кирхгоф теңдеуі анықтайды.
- Термодинамиканың екінші заңы тепе-теңдіктерді, оның ішінде химиялық тепе-теңдік жөніндегі ілімнің негізін қалады. Оны химиялық реакцияларды зерттеуге қолдану алғаш Я. Х. Вант-Гофф, А. Л. Ле Шателье, т. б. еңбектерінде айтылған. Екінші заң Химиялық термодинамикада белгілі жағдайда қарастырылып отырған жүйедегі әрекеттесудің өз бетінше жүре алатын бағытын, әрі осы тепе-теңдік күйге сыртқы жағдайдың (температура, қысым, т. б. ) қалай әсер ететінін анықтайды. Практикалық тұрғыдан алғанда, аса маңызды тепе-теңдіктің өз бетінше ығысуын тиісті бағытта, тиімді жүргізу үшін сыртқы жағдайды қалай өзгерту жолын көрсетеді. Осы айтылғандардың бәріне термодинамикалық функциялар - энтальпия Н мен энтропия S пайдаланылады. Егер процесс тұрақты температура Т және тұрақты қысымда V жүрсе, тепе-теңдікті изобара-изотермиялық потенциалдың (Гиббс S, егер процесс тұрақты температурада және∆H-T∆G=∆энергиясы) G өзгеруі тұрақты көлемде жүрсе, тепе-теңдікті изохора-изотермяиылқ потенциалдың S арқылы анықтайды. Екі∆U-T∆A=∆(Гельмгольц энергиясы) А өзгеруі: A мәндерінің азаю∆G және ∆жағдайда да процестің өз бетінше жүруі бағытына сай болады. Химиялық термодинамикада кез келген фазалық өзгерулер (еру, булану, балқу, т. б. ) заттың бір фазадан екінші фазаға өтуі белгілі заттың химиялық потенциалдары теңесетін бағытқа сай келеді, яғни потенциалы үлкен фазадан потенциалы кіші фазаға ауысып, олар өзара теңескенде тепе-теңдік туады. Фазалар ережесі жұйедегі барлық тәуелсіз құраушылардың саны фазалардың санымен варианттылық арасындағы қатынасты сипаттайды.
- Химиялық тепе-теңдіктерді есептеуде термодинамиканың үшінші заңының маңызы зор. Ол абсолют нөлге жуық температураларда жүргізілген тәжірибе нәтижесінде қажетті функциялар - энтропия мен энтальпияның шамасын A мәндерін тауып, олардың∆G және ∆табуды қалыптастырды. Осыдан тепе-теңдік константасы мен қатынасын өрнектейтін формулалармен K мәнін -стандартты Гиббс энергиясы, R - газ°=-RT1nK, мұнда G°G∆табуға болады: тұрақтысы, K - тепе-теңдік константасы. 20 ғасырдың ортасында тепе-тең емес процестер мен жоғары температурадағы химиялық реакциялар термодинамикасын зерттеу ісі дами бастады. Бүгінде химиялық термодинамиканың екі бағыты - термохимия мен химиялық реакциялардың термодинамикасы кеңінен дамып қолданылады. Мысалы, аммиак синтезі, метанол өндірісі, т. б. маңызды өндірістік процестерде химиялық термодинамиканың есептеулері пайдаланылады.

2. Химиялық термодинамика химиялық реакциялар кезіндегі энергияның түрленуін және химиялык жүйелердің пайдалы жұмыс жүргізу қабілеттілігін зерттейді. Қарастыру сәтіндегі термодинамикалық амал әрекеттесуші заттардың тек бастапқы (әуелгі) және соңғы куйін ғана қамтиды, ал процестің жүріп өтетін жолын және процестің уақытпен сәйкестікте дамуын ескермейді. Зерттеу ыңғайлы болуы үшін карастыратын нысанды қоршаған ортадан (кеңістіктен) оқшаулау керек. Жүйе деп әрекеттесуде болатын және коршаған ортадан нақты немесе шартты шекара аркылы бөлінген денені немесе денелер жиынтығын атайды. Жүйеге енбей калғанның бәрі оның қоршаған ортасы болады. Жүйені әртүрлі белгілер бойынша жіктеуге болады: 1. Егер жүйе мен оны қоршаған ортаның арасында массамен және энергиямен алмасу мүмкін болса, онда мұндай жүйені ашық жүйе дейді; 2. Егер жүйе мен оны қоршаған ортаның арасында массамен және энергиямен алмасу мүмкін болмаса, онда мұндай жүйені оқшауланған жүйе дейді; 3. Егер жүйе мен оны коршаған ортаның арасында энергиямен алмасып, ал затпен (массамен) алмасу жүрмесе, онда мұндай жүйені жабық жүйе дейді; 4. Бірнеше фазадан тұратын жанасу беті аркылы бөлінетін жүйені гетерогенді (әртекті) дейді; 5. Жанасу беті жоқ жүйені гомогенді (біртекті) дейді. Жүйенің термодинамикилық күйі, жүйенің барлык нүктесінде оның термодинамикалык параметрі бірдей болған жағдайда және өздігінен (жұмыс жасалмай) уақыт өтсе де өзгеріссіз қалса, оны тепе-теңдік күйі дейді. Жүйенің барлық параметрлері байланысатын тендеуді оның күй теңдеуі дейді: Термодинамикада күй параметрлерінен басқа термодинамикалық функция деп аталатын шаманы кеңінен пайдаланады. Бұл тікелей өлшуге бопмайтын, айнымалы шама және ол күй параметрлеріне тәуелді. Термодинамикалық функцияның екі түрі болады: күй функциясы және процестің функциясы. Жүйенің күй функциясына (сипаттамалык функциясына) процесті жүргізу жолы мен әдісіне тәуелсіз жүйенің тек әуелгі және соңғы күйіне тәуелді болатын (ішкі энергия U, энтальпия Н, энтропия S. Гиббс энергиясы G және Гельмгольц энергиясы Ғ өзгерістер жатады. Процестің функциясына процестің өзгеруі қандай жағдайда және кандай жолмен жүретіндігіне тәуелді функциялар (жылу, механикалык жұмыс) жатады.
Термодинамикалық параметрлердің кез келген біреуінің өзгеруімен байланысты туындайтын өзгерісті термодинамикалық процесс деп атайды. Процестің жүру жағдайына байланысты, оның мүмкін болатын түрлері:
1. Изохоралық - тұракты көлемде (V=const) жүретін;
2. Изобаралық - тұрақты қысымда (Р=const) жүретін;
3. Изотермиялық - тұрақты температурада (Т=const) жүретін;
4. Изохора-изотермиялық (V=const және Т=const) ;
5. Изобара-изотермиялық (Р=const және Т=const) ;
6. Адиабаттық (Q=0) яғни жүйе өзін қоршаған ортадан жылуды алмайды да, бермейді де.

Химиялық әрекеттесулер жылулық пәрменмен (эффектпен) қатар жүреді. Жүйе кеңею жұмысынан баска ешбір жұмыс жүргізбейтін жағдайда, онда химялық реакция жүрген кездегі жүйе энергиясының өзгеруін, химиялық реакцияның жылулық пәрмені деп атайды. Реакциялардың жылу пәрменін эксперименттік жолмен де, термохимиялық есептеулермен де аныктайды. Энтальпия мен ішкі энергияның абсолюттік мәнін анықтау мүмкін емес екендігін атаған жөн. Әйтсе де бұл термохимиялық есептеулер үшін аса маңызды емес, өйткені процестін энергетикалық пәрмені қызықтырады, яғни U мен Н мәнінің өзгеруі. Мұндай тұста жылудың бөлінуі де, сіңірілуі де мүмкін. Жылу бөліне жүретін процестерді экзотермиялық деп атайды, ал U мен Н мәні олар үшін теріс (Н<0 және U<0) . Жылуды өзіне сіңіре жүретін процестерді эндотермиялық деп атайды, ал U мен Н мәні олар үшін оң. Реакцияның жылу пәрменін реакциядағы әуелгі заттар мен реакция өнімінің энергия қорының өзгеруі аркылы өрнектеуге болады. Химиялық реакциялар мен фазалық турленудің жылулық пәрменін зерттейтін химия тарауы термохимия деп аталады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.