Стандарттық термодинамикалық өлшемдер

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Стандарттық термодинамикалық өлшемдер.

Заттар

ΔH ⁰⁶ , кДж/моль

S ⁰ , Дж/(град*моль)

Заттар

ΔH ⁰⁶ , кДж/моль

S ⁰ , Дж/(град*моль)

Заттар:

Ag _(k)

Al _(k)

Cu _(k)

Cl _2(г)

Fe _(k)

H _2(г)

Mg _(k)

Cr ₂ O _(k)

CuS _(k)

Cu ₂ O _3(k)

Cu ₂ S _(k)

FeO _(k)

Fe ₂ O _3(k)

Fe ₃ O _4(k)

FeS _(k)

HBr _(г)

HCl _(г)

HNO _3(ж)

HF _(г)

HI _(г)

H ₂ O _(г)

H ₂ O _(ж)

H ₂ O _2(ж)

H ₂ S _(г)

H ₂ SO _4(ж)

HgCl _2(к)

Hg ₂ Cl _2(k)

KClO _3(k)

KI _(k)

ΔH06, кДж/моль:

- 1141

- 48, 5

- 167, 36

- 82, 01

- 263, 68

- 821, 32

- 1117, 71

- 95, 40

- 35, 98

- 92, 30

- 173, 0

- 268, 61

- 25, 94

- 241, 84

- 285, 84

- 187, 02

- 20, 15

- 811, 30

- 230, 12

- 264, 85

- 397, 20

- 327, 61

S0, Дж/(град*моль):

42. 69

28. 31

33. 3

223. 0

27. 5

130. 6

32. 55

81. 1

66. 5

93. 93

119. 24

58. 79

89. 98

151. 46

67. 36

198. 40

186. 70

156. 16

173. 51

206. 30

188. 74

69. 96

105. 86

205. 64

156. 90

144. 32

195. 81

142. 97

104. 35

Заттар:

KMnO _4(k)

K ₂ Cr ₂ O _7(k)

MgO _(k)

S _(k)

O _2(г)

Zn _(k)

CO _(г)

CO _2(г)

CH _4(г)

CrO _3(k)

NO _(г)

NO _2(г)

N ₂ O _(г)

PbO _(k)

SO _2(г)

SO _3(г)

ZnO _(k)

Ag ^-

Al ^-3

Br ³⁺

Cl ^-

ClO ^-

ClO ₃ ^-

Fe ³⁺

MnO ₄ ^-

SO ₄ ^-2

S ^2-

MnO ₂ _(k)

NH ₃

ΔH06, кДж/моль:

-813. 37

-2030

-601. 24

-110. 5

-393. 51

-74. 85

-594. 5

90. 37

33. 89

81. 55

-276. 6

-296. 9

-395. 2

-349. 0

105. 90

-524. 7

-120. 92

-167. 46

-107. 65

-98. 32

-47. 7

-518. 4

-907. 51

41. 8

-519. 65

-46. 19

S0, Дж/(град*моль):

171. 71

291. 21

26. 94

31. 88

205. 03

41. 59

197. 4

213. 6

186. 19

210. 62

240. 45

220. 0

76. 44

248. 1

256. 23

43. 5

73. 93

-313. 4

80. 71

55. 10

47. 53

103. 2

-293. 3

190. 0

17. 2

-26. 8

53. 14

192. 50

Бөлме температурасында( 25 ⁰ c ) ΔG=283010-298*86. 32=257287 Гиббс энергиясының оң мөлшері көміртегі оксидінің игіру реакциясы бөлме температурасында мүмкін еместігін көрсетеді. Гиббс энергиясының өзгерісі нольге тең болатын, яғни тепе теңдік жағдайына тең болатын температураны есптейік. Ол үшін алдыңғы формуланы пайдаланамыз және ΔG=0 деп аламыз. Осыдан

T=ΔH/ΔS=283010/86. 32 T=3278(K)

температура 3000 ⁰ с жеткенде ғана тепе теңдік түзіледі. 3000 ⁰ с асқанда ғана көміртегі оксиді өздігінен ыдырайды, ал бұл температурада СО ₂ ң ыдырауы және СО ң оттегімен тотығу реакцияларының мүмкіндігі бірдей. Температура 3000 ⁰ с төмен болғанда көміртегі оксиді өздігінен ыдырау реакциясы жүреді. Келесі мысал қызық. Әртүрлі температуралар кезінде Гиббс энергиясын есптеп келе ванадий оксидін тотықтыруға болатын жағдайларды қорытындылады. Ол үшін реакцияның Гиббс энергиясын 500 ден 2000К дейінгі әртүрлі температурада есптеу керек.

4/5V(k) +O ₂ (г) =2/5 V ₂ O ₅ (k)

Гиббс энергиясының температураға тәуелділігінің графигін құрайық. Ординаталар осьіне абцисса осьіне ΔG температураны орналастырамыз. Тәуелділік түзу сызық болып көрінеді температура жоғарылаған сайын Гиббс энергиясы артады. Осы графикке келесі реакциялардың Гиббс энергиясының температураға тәуелділігін түсіреміз

2C(графит) +O ₂ (г) =2CO(г) Si(k) +O ₂ (г) =SiO ₂ (кварц)

. Реакциялардың 1 шісінде температура өскен сайын ΔG төмендейді. Бұл температура өскен сайын графиттің тотығуының қабілеті жоғарылайтынын көрсетеді. Екіншісінде барлығы керісінше болады. Яғни, кремнийдің графитке қарағанда тотығу қабілеті температура өскен сайын төмендейді. Температура 1200К төмен болғанда көміртегі ванадий оксидін тотықтырмайтындығы графиктен көрінеді. Осы температурада тотықтырғыштық қасиеті жоғары кремний ванадий оксидін тотықтырады. Бірақ 1900К жоғары болғанда кремниймен салыстырғанда көміртегі күшті тотықтырғыш болады. Егер Гиббс энергиясының өзгерісінің абсолютті өлшемі өте үлкен болса, температураның өте үлкен өзгерісіне қарамастан процесстің қарама- қарсы бағытталуына қол жеткізу мүмкін емес. ΔG мөлшері үлкен болмаса, (40-80 кДж/моль) реакцияның өту жағдайларын өзгерте отырып оның бағытын өзгерту мүмкін. Сонымен, реакцияның қозғаушы күші жүйенің тепе теңдікке ұмтылуы болып табылады. Ол бір жағдайдан екінші жағдайға өткенде Гиббс энергиясының өзгерісімен сипатталады. Реакцияның өту дәрежесін Гиббс энергиясы көмегімен анықтау оңай, өйткені ол тепе теңдік константасымен жай қатынас арқылы байланысқан:

ΔG=-RT/nK

Бұл теңдеуді кез келген температура үшін қолдануға болады. бірақ көбінесе стандартты жағдайлар үшін ΔG өзгерісін анықтайды, кейін басқа жағдайлар үшін қайта есптеу жүргізеді. Гиббс энергиясын есптеу үшін үлкен өлшемдегі заттардың стандартты энтальпия және энтропиясы бар кестелер жасалған. Кейбір тотықтырғыштар мен , сонымен қатар сулы ерітіндідегі иондардың стандартты мөлшері 7 кесте берілген Кестелерді пайдалана отырыпкөптеген заттардың ΔG Гиббс энергиясының өзгерісін, тепе теңдік константасын реакциялардың дәрежесі мен бағытын есптеуге болады. ΔG есептеудің мысалы: 1. Қорғасынды балқытқанда жағымсыз реакция -Cu ₂ O тотығуы жүреді.

Cu ₂ O _(k) = 2Cu _{(k) +} CO _2(г)

Реакцияның энтальпия және энтропиясының стандартты өзгерісін анықтап, осы берілгендер арқылы ΔG ⁰ табу. Энтропия өзгерісін табайық:

ΔS ⁰ = (2 S ⁰ _Cu + S ⁰ _CO2 ) - (S ⁰ _Cu2O + S ⁰ _CO ) = 2*33. 3 + 213. 6 - 93. 93 - 197. 4 = 11. 13; ΔS = - 11. 13 Дж/ (град, моль)

Энтальпия өзгерісін табайық:

ΔH = (2 ΔH ⁰ _Cu + ΔH ⁰ _CO2 ) - (ΔH ⁰ _Cu2O + ΔH ⁰ _CO ) = 0 - 393. 51 + 167. 36 + 11. 05 = -115. 65 ΔH = -115. 65 кДж/моль

Стандартты Гиббс энергиясының өзгерісін табу:

ΔG ⁰ = -115650 + 289 * 11. 13 = -112334

ΔG ⁰ = -112334 кДж/моль

Реакция өздігінен жүреді.

2 мысал. Төмендегі реакция үшін 25 ⁰ с кезіндегі Гиббс энергиясының өзгерісін анықтау.

3 Fe ₂ O ₃ + CO = 2 Fe ₃ O ₄ + CO ₂

Стандартты жағдайда энтропия өзгерісін табайық:

ΔS ⁰ = (2 S ⁰ _Fe3O4 + ΔS ⁰ _CO2 ) - (3 S ⁰ _Fe2O3 + S ⁰ _CO ) = 2 * 151. 46 + 213. 6 - * 89. 96 - 197. 4 = 49. 24 ΔS ⁰ = 49. 24 Дж/(град*моль)

Энтальпия өзгерісін табайық:

ΔH ⁰ =(2ΔH ⁰ _Fe3O4 + ΔH ⁰ _CO2 ) - ( 3ΔH ⁰ _Fe2O3 + ΔH ⁰ _CO ) = 2 * 1117. 71 - 393. 51 + 3 * 821. 32 + 110. 5 = -54. 47 кДж/моль = -54470 Дж/моль

Термодинамикалық есптеулердің бере алмайтыны бір ғана нәрсе ол тепе теңдікке қаншалықты тез жететіндігін анықтай алмауы. Кейбір реакциялардың баяу өтетіндігі сондай олардың мүмкіндігіне қарамастан катализатор қолдануға немесе олардың бас тартуға тура келеді.

17. Электр қозғаушы күш және Гиббс энергиясы.

Гиббс энергиясының өзгерісі реакцияның бағыты мен дәрежесін анықтайтындықтан, оның өлшемін анықтау маңызды болып табылады. Тотығу тотықсыздану реакциялары үшін энтальпия және энтрапияны анықтаудан басқа да жол бар. Гиббс энергиясын анықтаудың әдістерінің бірі гальваниилік элементтің электр қозғаушы күшін тікелей есептеу. Электр қозғаушы күш пен Гиббс энергиясы арасында тәуелділік бар.

ΔG = -nFE

n-aтом немесе ионның берген немесе қабылдаған электрондарсаны. . Фарадей саны, F-Фарадей саны, 96487К тең. Егер процесс өздігінен жүрсе, оның теріс болады. Егер электр қозғаушы күш теріс болса солай болуы мүмкін.

Реакцияның гальванийлік элементінде өтетін ΔG ⁰ есептейік:

Zn + Hg ₂ SO ₄ + 2Hg

Тәжірибеде анықталған электр қозғаушы күш 1, 4208 В тең.

ΔG ⁰ = - 2 * 96487 * 1. 4208 = - 276 ΔG ⁰ = -276 кДж/моль

Келесі мысал. Гальванийлік элементте реакция өтуде.

Cd + 2AgCl = CdCl ₂ + 2Ag

Гальванийлік элементтің ЭВК 0, 653 В.

ΔG ⁰ = - 2 * 96487 * 0. 6753 = - 130 ΔG ⁰ = - 130 кДж/моль

Гальванийлік элементте реакция өтіп жатыр делік:

mA + nB = pC + qD

Математикалық есептеулердің көрсетуі бойынша гальванийлік элементтің ЭҚК і температура мен заттың концентрациясына тәуелділігі мынаған тең (Нернст теңдеуі)

E = E ⁰ - RT/nF In α ^p c * α ^q _D / α ^m _A * α ⁿ _B

Бұл кез келген температура мен концентрациядағы тотығу тотықсыздану реакцияларының ЭҚК ін, яғни Гиббс энергиясын есптеуге мүмкіндік береді.

Гиббс энергиясының мәні заттың реакциялық қабілетін сипаттайды. Ал таңбасы процестің тепе теңдікке ұмтылысының бағытын көрсетеді. Бірақ Гиббс энергиясы бірнеше жағдайға байланысты:температура, қысым, концентрация, тотығу және тотықсыздандыру формалардың ара қатынасына байланысты. Осы жағдайлардың өзгеруі Гиббс энергиясының бағытын өзгертуі мүмкін. Яғни реакция басқа бағытта жүруі мүмкін. Сондықтан реакция керекті бағытта жүруі үшін, Гиббс энергиясының өзгеру реакциясы теріс таңбалы болатындай жағдайларды таңдау керек.

Электролиз тотығу тотықсыздандыру процессі ретінде

18. Электролиздің маңызы.

Тұрақты электр тогының әсерінен туындаған тотығу тотықсыздану процессі электролиз деп аталады. Электр тогының тотықтырғыш және тотықсыздандырғыш әсері химиялық заттармен салыстырғанда бірнеше есе күшті. Мысалы:бір де бір химиялық тотықтырғыш фторидионнан F ^- оның электронын ала алмайды. Сондықтан ұзақ уақыт бойы фторды бос күйде ала алмаған. Алайда натрий фториді NaFжәне CaF Кальции фториді табиғатта кең тараған. Тұздары электролиздеу арқылы ғана фтор алуға мүмкіндік туды. Анодта фтор бөлініп алынады:

2F ^- - 2e ^- = F ₂ ↑

ал катодта металдық натрий бөлінеді немесе кальций

Na ⁺ + e ^- = Na Ca ²⁺ + 2e ^- = Ca ¹

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.