Химия. Лекция 1. Термодинамика и кинетика

Литература

1. Попков В.А., Пузаков С.А. Общая химия: Учебник. - М.: ГЭОТАР-Медиа,

3. Литвинова Т.Н. Сборник задач по общей химии: Учеб. пособие для

Интернет-источники

http://www.chemlib.ru
http://http://www.chem.msu.su
http://www.xumuk.ru/
http://www.alhimik.ru/
http://alhimikov.net/
http://chemistry.narod.ru/
http://www.chemport.ru/

I. Элементы химической термодинамики

Термодинамика - наука, изучающая общие законы взаимного превращения одной формы

К настоящему времени термодинамика содержит два основных раздела:
1.Равновесная термодинамика (термодинамика изолированных

Система – это совокупность материальных объектов (тел), ограниченных каким-либо образом от

Термодинамические системы:

• Гомогенная – система, в которой каждое ее свойство (параметр)

Изолированная система – система , которая не обменивается с окружающей средой

Открытая система – система, которая обменивается с окружающей средой и энергией,

Термодинамический процесс – изменение параметров термодинамической системы

Энергия системы (W) - совокупность двух частей: зависящей от движения

Первое начало термодинамики 

термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать

Энтальпия (Н)
Qp= ΔU + A (1),
где А – работа по

Энтальпия Н - внутреннее теплосодержание системы

Для экзотермических реакций Q>0, ΔH<0
Для эндотермических

Количество теплоты, выделяющееся или поглощающееся в результате химической реакции, называется тепловым

Закон Гесса:
Тепловой эффект химических реакций, протекающих при постоянном давлении или

В термодинамике принята следующая запись теплот химических реакций:
С(тв)+О2(г)=СО2(г); ∆НР=-405,8 кДж
в термохимии:

Теплотой сгорания вещества называется тепловой эффект реакции сгорания его (1 моль)

Первое следствие закона Гесса:
Теплота реакции равна сумме теплот сгорания начальных

Стандартная теплота образования вещества - тепловой эффект реакции образования одного моль

Второе следствие закона Гесса:
Теплота реакции равна сумме теплот образования конечных веществ

Пример:
аА + bB→сС + dD
∆Hреакц. = [с ⋅∆Hобр(С) + d ⋅∆Hобр(D)]

Второе начало термодинамики

Постулат Клаузиуса
Единственным результатом любой совокупности процессов не может быть

Постулат Томсона
Теплота наиболее холодного из участвующих в процессе тел не может

Энтропия – функция состояния термодинамической системы, используемая во втором законе т/д

Изменение энтропии определяется отношением количества теплоты, сообщенного системе или отведенного от

Если энтропия увеличивается (S > 0), то самопроизвольный неравновесный процесс возможен,

Все самопроизвольные процессы в изолированных системах идут в сторону увеличения энтропии

Изобарно-изотермический потенциал (Свободная энергия Гиббса)

ΔG = ΔH – T · ΔS
где

Третье начало термодинамики

В. Нернст (1906) (тепловой закон Нернста): энтропия S любой

II. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

Химическая кинетика занимается исследованием механизмов реакций и течения их во

Механизм реакции – последовательность и характер стадий химических реакций

Скорость химической реакции

Факторы, влияющие на скорость химической реакции
Природа реагирующих веществ
Концентрация реагирующих веществ
Температура
Присутствие катализаторов

Закон действующих масс (К. Гульдберг и П. Вааге)

при постоянной температуре

Константа скорости k не зависит от концентраций веществ
Закон действующих масс

ПРИМЕРЫ
СuО(к) + Н2 (г) = Сu (к) + Н2О (г)
v=kC(H2)
H2(г) +

Молекулярность и порядок реакций
Молекулярность реакции - число молекул, участвующих в элементарном

Реакция первого порядка

C = C0 ⋅ e–kt или lnC = lnC0

Время, в течение которого прореагировала половина начального количества вещества, называется временем

Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа

при повышении температуры на каждые

Температурный коэффициент реакции (γ) -число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость

Уравнение Аррениуса

k = A ⋅ e–Ea/RT
R – универсальная газовая постоянная, 8,314

Энергия активации (Еа) - избыточная энергия, которой должны обладать молекулы для

Уравнение Аррениуса позволяет рассчитать константы скорости реакций при различных температурах:
а так

Химическое равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна

Термодинамически химическое равновесие определяется как соотношение концентраций исходных веществ и продуктов

Константа химического равновесия
mA + nB ↔ pC + qD
v1= k1

Константа равновесия Кр - частное от деления произведения равновесных концентраций продуктов

Константа равновесия и энергия Гиббса.
Константа химического равновесия зависит от природы

Смещение химического равновесия.
Принцип Ле Шателье:
если на систему, находящуюся в

Влияние давления
Повышение давления, согласно принципу Ле-Шателье, должно смещать равновесие в

Влияние концентрации
Если в реакционную смесь ввести избыток одного из

Влияние температуры на константу равновесия химической реакции выражается уравнениями изобары и

Катализ

Катализ - процесс увеличения скорости реакции с помощью катализатора
Катализаторы - вещества,

Особенности катализаторов:
• Ускоряют реакцию, присутствуя в очень малых количествах
• Избирательность действия, то есть

Катализ

Механизм гомогенной каталитической реакции

А+В К АВ
A + K = AK
AK +