Вопрос. Энергия Гиббса. Определение направления протекания реакций в изобарно-изотермических условиях

В качестве критерия самопроизвольности процессов в открытых и закрытых системах вводится новая функция состояния - энергия Гиббса. Энергия Гиббса связана с энтальпией Н и энтропией S соотношением:G = H – TS. ΔG⁰ = -2,303RT*lgK где R - газовая постоянная; Т - температура, К; К - константа равновесия. Уравнение позволяет вычислять константу равновесия, зная ΔG⁰ и наоборот. Оно справедливо для любых температур, но чаще применяется для стандартной. Экспериментально определенные энергии Гиббса ΔG⁰ различных веществ сведены в таблицы и используются в расчетах. Самопроизвольное протекание изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным, связанным с уменьшением энтальпии системы (ΔH), и энтропийным, обусловленным увеличением беспорядка в системе вследствие роста ее энтропии. Разность этих термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж). В химических процессах одновременно действуют два противоположных фактора — энтропийный (TΔS) и энтальпийный (ΔH). Суммарный эффект этих противоположных факторов в процессах, протекающих при постоянном давлении и температуре, определяет изменение энергии Гиббса (G): ΔG=ΔH-TΔS Из этого выражения следует, что ΔH=ΔG+TΔS, то есть некоторое количество теплоты расходуется на увеличение энтропии (TΔS), эта часть энергии рассеивается в окружающую среду в виде тепла, её часто называют связанной энергией. Другая часть теплоты Δ G может быть использована для совершения работы, поэтому энергию Гиббса часто называют также свободной энергией. Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности осуществления процесса. При Δ G <0 процесс может протекать, при Δ G >0 процесс протекать не может (иными словами, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном, то процесс принципиально может протекать, если наоборот — то не может). Если же Δ G =0, то система находится в состоянии химического равновесия. Таким образом, Δ G <0 — самопроизвольно протекает в прямом направлении; Δ G =0 — реакция находится в со­стоянии равновесия; Δ G >0 — самопроизвольно протекает в обратном направлении.

Вопрос 22. Химическая кинетика-это раздел химии, изучающий скорость реакции. Скорость химической реакции основная величина хим. кинетики. Это изменение кол-ва реагирующего в-ва в единицу времени. Для гомогенных реакций –это будет объем, для гетерогенных –площадь соприкосновения. V=±(C2-C1)/ (τ2-τ1), если С- это концентрация исходного в-ва то перед дробью -, если С- концентрация продукта, то перед дробью +. Закон действующих масс в кинетической форме (основное уравнение кинетики) гласит, что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентрацийреагентов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции V=k(A)^m*(B)^n концентрации в-в моль/л, m и n- это коэффициенты;k-константа скорости реакции зависит от t. Если концентрации в-в 1моль/л, тогда V=k. Правило Вант- Гоффа: при повышении t на каждые 10° скорость повышается в 2-4 раза(геометрическая прогрессия) V2=V1*j*(T2-T1)/10, V2- скорость при Т2, V1- при Т1, j-температурный коэффициент вантгофа, j=(k2/k1)^(10/T2-T1), k2-константа скорости при Т2.

24 вопрос Смещение химического равновесия. Принцип ЛеШателье. Потребность смещения химического равновесия в сторону прямой реакции возникает для наиболее полного превращения исходных веществ в продукт реакции.Для этого меняют условия протекания реакции (температура, давление, концентрация) при этом система переходит из одного состояния равновесия в другое.ПравиоЛе-Шателье-Брауна: Если на реакцию состояния равновесия произвести воздействие (изменить t, p, +k) то увеличится скорость той реакции, протекание которой ослабит это воздействие.
влияние t: реакция становится экзо или эндо термичиской. При повышении температуры химическое равновесие смещается в направлении эндотермической реакции, при понижении температуры - в направлении экзотермической реакции.Влияние p: (для газов, обратимые) При повышении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ (исходных или продуктов) с меньшим объемом;при понижении давления равновесие сдвигается в направлении образования веществ с большим объемом. Влияние k: с повышением концентрации любого вещества увеличивается скорость его расходования, с уменьшением концентрации вещества увеличивается скорость его образования.