Необратимые и обратимые реакции

Лекция 8

 

Второй закон термодинамики. Энтальпийный и энтропийный факторы процесса. Энергия Гиббса

Когда я был студентом, я с пользой прочел небольшую книгу

Ф.Вальда «Царица мира и ее тень». Имелись в виду энергия

и энтропия. Достигнув более глубокого понимания, я пришел

к выводу, что их надо поменять местами. В гигантской фабрике

естественных процессов принцип энтропии занимает место

директора, который предписывает вид и течение всех сделок.

Закон сохранения энергии играет лишь роль бухгалтера, который

приводит в равновесие дебит и кредит.

А.Зоммерфельд.

Второй закон термодинамики

Первый закон термодинамики характеризует балансы тепловых процессов и не может дать указаний о том, в каком направлении и в какой степени они будут протекать.

Второй закон термодинамики лежит в основе методов, позволяющих предсказывать направление химических реакций и те конечные состояния, которых они достигают. В формулировке Р.Клаузиуса он звучит так: «Переход теплоты от более холодного тела к более теплому не может иметь места без компенсации».

 

Необратимые и обратимые реакции

 

В природе, в основном, протекают процессы, идущие с уменьшением внутренней энергии системы, т.е. экзотермические, но известны самопроизвольно протекающие эндотермические процессы и реакции, идущие в равной степени в обоих направлениях при обычных условиях.

Например, реакция гидролиза карбида алюминия протекает самопроизвольно при обычных условиях:

Al₄C₃ + H₂O → Al(OH)₃ + CH₄↑ Почему?

Теплота процесса – Важно!

Реакционная способность!!!

Для определения возможности протекания реакции в определенных условиях необходим количественный критерий оценки.

А + В ↔ С + Д (обратимая реакция)

А + В → С + Д (необратимая реакция)

 

Три основных условий необратимости:

- выпадение осадка;

- выделение газа;

- образование слабодиссоциирующего вещества.

Пример необратимого процесса

2KClO₃ → 2KCl + 3O₂

Pb(N₃)₂ → Pb + 3N₂

В обратимом процессе через некоторое время устанавливается химическое равновесие.

Равновесным состоянием называется такое термодинамическое состояние системы, когда при постоянных внешних условиях параметры системы (т.е. состав, давление и др.) не изменяются во времени.

Истинное (устойчивое) равновесие является динамическим – постоянство свойств системы обусловлено не отсутствием процессов на молекулярном уровне, а одинаковыми скоростями прямой и обратной реакций.