Энергетика химических процессов

Июль 31, 2022

Главная
Физика
Энергетика химических процессов

Содержание

2. СТРОЕНИЕ АТОМА 1.В центре атома находится положительно заряженное ядро, имеющий min размеры. Положительный заряд атома сосредоточен
3. Энергетическое состояние атомов Состояние электрона в атоме характеризуют 4 квантовыми числами. Главное квантовое число (n) -
4. СОСТОЯНИЯ АТОМА Основное (нормальное) и возбужденное Основное состояние – энергия электронов min, при этом выполняются усл.:
5. Строение электронных оболочек Электроны, образующие внешний энергетический уровень атома, наименее прочно связаны с атомным ядром. КАТИОН
6. Мария Кюри-Складовская (1867-1934). Окончила университет в Париже. С Пьером Кюри изучала радиоактивность. Доктор физических наук. В
7. Эрнест Резерфорд – (1871-1937) Крупнейший ученый в области радиоактивности и строения атома. Родился в Нельсоне Новая
8. Нильс Бор (1885-1962) Выдающийся датский физик. 1911-1912 гг. работал в лаборатории Резерфорда. С 1916 г. Профессор
9. Альберт Эйнштейн – (1879-1955) Родился в Ульме (Германия), с 14 лет жил в Швейцарии. С 1909
10. РАДИОАКТИВНОСТЬ Явление испускания некоторыми элементами излучения, способное проникать через вещества, ионизировать воздух, вызывать почернение фотографических пластинок.
11. ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Масса – мера инерционности – способность противодействовать внешним силам в изменении характера движения.
12. Термодинамика химических процессов Термодинамика – изучает изменение энергетических состояний различных систем. Термодинамическая система – тело полностью
13. Химическая термодинамика изучает систему в двух равновесных состояниях – начальном и конечном. Термодинамические процессы могут протекать
14. Живые организмы – это сложные высокоупорядоченные системы с малой энтропией и низкой устойчивостью. В соответствии со
16. Скачать презентацию

Слайд 2

СТРОЕНИЕ АТОМА
1.В центре атома находится положительно заряженное ядро, имеющий min размеры.

Положительный заряд атома сосредоточен в ядре.
2.Ядро составляет всю массу атома.
3.Ядра атомов состоят из ядерных элементарных частиц – нуклонов: (+)заряженных протонов и электрически нейтральных нейтронов
4.Электроны вращаются вокруг ядра по замкнутым стационарным орбитам. Масса электронов очень мала, заряд отрицательный и численно равен заряду протона. Скорость движения электрона в атоме – 2000 км/сек.
5.Свободные несвязанные атомы электронейтральны, т.к. число (+) и (-) зарядов в атомах одинаково.
6.Диаметры атомов – 2х10-10м; масса атомов – 10-24 – 10-22г.
Нуклиды с одинаковым зарядом ядра, но разными массовыми числами и разным количеством нейтронов в ядре наз. Изотопами
Важнейшие свойства любых частиц – это масса и энергия.
Энергия связи ядра – это энергия, которую необходимо затратить, чтобы разъединить ядро на отдельные нуклоны.

Слайд 3

Энергетическое состояние атомов
Состояние электрона в атоме характеризуют 4 квантовыми числами.
Главное квантовое

число (n) - указывает среднее расстояние электрона от атомного ядра, характеризует размер электронного облака и запас энергии электрона.
Побочное (орбитальное, азимутальное) квантовое число (l) отражает пространственную форму орбитали и принимает значения от 0 до (n-1), т.е. l=0,1,2,3. Орбитали одинаковой формы, содержащиеся на одном энергетическом уровне, образуют подуровни: s, p, d, f.
Магнитное квантовое число (ml) связано с положением атомной орбитали в пространстве.
Спиновое квантовое число (ms) характеризует веретенообразное вращение электрона вокруг собственной оси – спин. На каждой атомной орбитали может находиться не более двух электронов, при этом их спины должны быть противоположно направлены.

Слайд 4

СОСТОЯНИЯ АТОМА
Основное (нормальное) и возбужденное
Основное состояние – энергия электронов min, при

этом выполняются усл.:
1.Принцип ПАУЛИ- в атоме не может быть электронов с одинаковым значением всех четырех квантовых чисел.
2.Правило ХУНДА – электроны располагаются на одинаковых орбиталях так, чтобы их суммарный спин был наивысшим; максимальные значения спина наблюдаются, если все орбитали подуровня содержат по одному электрону с однонаправленными спинами: такое распределение позволяет электронам находиться наиболее далеко друг от друга.
3.Правило КЛЕЧКОВСКОГО – размещение электронов на энергетическом уровне соответствует наименьшим значениям суммы главного и побочного квантовых чисел n + l; при одинаковых значениях n + l электроны заполняют орбитали с минимальным значением главного квантового числа n.

Слайд 5

Строение электронных оболочек
Электроны, образующие внешний энергетический уровень атома, наименее прочно

связаны с атомным ядром.
КАТИОН – это + заряженный ион, образованный в результате потери атомом электрона. Пример: Са2+ - катион кальция
АНИОН – это (-) заряженный ион, образованный в результате принятия атомом электрона. Пример: Сl- - анион хлора.
ОКИСЛЕНИЕ – это отдача атомом электронов.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ – это присоединение электронов к атому.
ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ - это процесс перехода электронов от одного атома к другому.
СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ – это заряд образовавшихся ионов.
ЭНЕРГИЯ ИОНИЗАЦИИ – это энергия, которую нужно затратить, чтобы оторвать электрон от атома (Дж или электрон-вольт). 1эВ = 1,6х10-19 Дж). Больше характерно для атомов металлов.
СРОДСТВО К ЭЛЕКТРОНУ – это реакция присоединения электронов, в которых выделяется энергия. Характерно для атомов неметаллов (Дж; Электрон-в).
ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ – это полусумма энергии ионизации и сродства атома к электрону.

Слайд 6

Мария Кюри-Складовская (1867-1934).
Окончила университет в Париже.
С Пьером Кюри изучала радиоактивность. Доктор

физических наук.
В 1910 г. Ею впервые был получен металлический радий
Кюри-Складовская дважды награждена Нобелевской премией (по химии и физике).
С 1926 г.была почетным членом Академии наук СССР.

Слайд 7

Эрнест Резерфорд – (1871-1937) Крупнейший ученый в области радиоактивности и строения атома. Родился

в Нельсоне Новая Зеландия. Профессор физики в Монреальском университете (Канада). 1907г. В Манчестере; с 1919 г. Кембридж, Лондон. С 1900 г. Резерфорд занимался изучением радиоактивности. Открыл три вида лучей. Предложил теорию радиоактивного распада. Доказал образования гелия при многих радиоактивных процессах. Открыл ядро атома и разработал ядерную модель атома. 1919г. Впервые осуществил искусственное превращение некоторых стабильных элементов, бомбардируя их альфа-частицами. 1908г. – Нобелевская премия. Почетный член Академии наук СССР.

Слайд 8

Нильс Бор (1885-1962) Выдающийся датский физик. 1911-1912 гг. работал в лаборатории Резерфорда. С 1916

г. Профессор Копенгагенского университета. С 1920 глава Института теоретической физики Копенгагенского университета. Автор первоначальной квантовой теории строения атома. В 1913 г. Установил принцип соответствия между классическими и квантовыми представлениями. Теоретически объяснил периодический закон Д.И.Менделеева. В 1922 награжден Нобелевской премией. С 1929 г. – иностранный член Академии наук СССР.

Слайд 9

Альберт Эйнштейн – (1879-1955) Родился в Ульме (Германия), с 14 лет жил

в Швейцарии. С 1909 г. Профессор Цюрихского университета. С 1914-1933 профессор Берлинского университета. С 1933 г. – профессор Института фундаментальных исследований в Принстоне (США). К 1916 г. – общая теория относительности, заложившую основы современных представлений о пространстве, тяготении и времени. Осуществил основополагающие исследования в области квантовой теории света, теории броуновского движения, магнетизма. В 1921 г.награжден Нобелевской премией. С 1927 г. – почетный член Академии наук СССР.

Слайд 10

РАДИОАКТИВНОСТЬ
Явление испускания некоторыми элементами излучения, способное проникать через вещества, ионизировать воздух,

вызывать почернение фотографических пластинок.
После открытия изотопов – радиоактивность – это самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа одного химического элемента в изотоп другого элемента, сопровождающееся испусканием элементарных частиц или легких ядер.
Период полураспада – это промежуток времени, в течение которого разлагается половина первоначального количества радиоактивного элемента.
Виды естественного радиоактивного распада:
- альфа – распад; бета-распад; электронный захват; спонтанное деление.
При альфа-распаде ядра атомов испускают альфа-частицы.
При бета-распаде из ядер выбрасываются электроны.
Электронный захват – это поглощение ядром одного из вращающихся вокруг него электронов.
Искусственная радиоактивность – это бомбардировка ядер некоторых элементов частицами с очень большой энергией (альфа-частицами, дейтронами, нейтронами, протонами, гамма-фотонами).

Слайд 11

ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Масса – мера инерционности – способность противодействовать внешним силам

в изменении характера движения.
Энергия – мера способности различных форм движения к изменениям, взаимопревращениям.
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ – зависит от положения и состояния частиц и тел, сил притяжения и отталкивания между ними.
КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ – проявляется в перемещении частиц и тел, их поступательном, колебательном, вращательном движении.
Химические связи между атомами в молекулах – носители потенциальной энергии.
Экзэргонические реакции – реакции, идущие с выделением энергии.
Эндэргонические реакции – реакции, идущие с поглощением энергии.

Слайд 12

Термодинамика химических процессов
Термодинамика – изучает изменение энергетических состояний различных систем.
Термодинамическая система

– тело полностью отграничено от окружающей среды.
Открытая система – если между системой и окружающей средой происходит обмен веществами и энергией.
Закрытая система – если обмен веществами невозможен, а обмен энергией осуществляется.
Изолированная система – при отсутствии обмена и веществами, и энергией.
1й закон термодинамики – энергия не исчезает и не возникает вновь, а только переходит из одного вида в другой в строго эквивалентных количествах.
2й закон термодинамики – самопроизвольно могут протекать только те процессы, в которых энтропия возрастает, а свободная энергия уменьшается.

Слайд 13

Химическая термодинамика изучает систему в двух равновесных состояниях – начальном и

конечном.
Термодинамические процессы могут протекать в изотермических условиях – при const tC, в изобарических условиях – при const p, в изохорических условиях – без изменения объема системы, в адиабатических условиях (без обмена теплотой между системами и окружающей средой).
Энтальпия (Н) – теплота, поглощенная при постоянном давлении – это мера общего количества теплоты в системе, а в частном случае химической реакции – как теплота образования химических веществ из элементов.
Энтропия (S) – это мера неупорядочности состояния системы
S=Q/T, где Q-количество теплоты, выделяемой системой в окружающую среду, Т-температура, при которой происходит передача теплоты.
Полезная работа – Это механическая, электрическая, осмотическая работа, работа химических синтезов.
Свободная энергия – Это энергия, способная преобразовываться в полезную работу.

Слайд 14

Живые организмы – это сложные высокоупорядоченные системы с малой энтропией и

низкой устойчивостью. В соответствии со 2-м законом термодинамики они должны стремиться к саморазрушению, но этого не происходит, т.к. живые организмы усваивают из окружающей среды низкоэнтропийные молекулы белков, жиров и сложных углеводов. Живой организм как открытая система никогда не достигает термодинамического равновесия, в котором энтропия максимальна, а свободная энергия минимальна. Он находится в стационарном состоянии, когда скорость притока веществ и энергии соответствует скорости их оттока из системы.

Энергетика химических процессов

Содержание

СТРОЕНИЕ АТОМА1.В центре атома находится положительно заряженное ядро, имеющий min размеры.

Энергетическое состояние атомовСостояние электрона в атоме характеризуют 4 квантовыми числами.Главное квантовое

СОСТОЯНИЯ АТОМАОсновное (нормальное) и возбужденноеОсновное состояние – энергия электронов min, при

Строение электронных оболочек Электроны, образующие внешний энергетический уровень атома, наименее прочно

Мария Кюри-Складовская (1867-1934).Окончила университет в Париже.С Пьером Кюри изучала радиоактивность. Доктор