В зависимости от энергетических потерь процессы могут быть термодинамически обратимыми или необратимыми.

Термодинамически обратимым называется процесс. После которого система и окружающая среда могут возвратиться в первоначальное состояние. В результате такого процесса в окружающей среде могут возвратиться в первоначальное состояние. В результате такого процесса в окружающей среде не происходят никакие изменения и поэтому, отсутствуют всякие энергетические потери и система совершает максимально возможную работу. Процесс же после проведения, которого система и окружающая среда не могут вернуться в первоначальное состояние т.к. его проведение сопряжено с энергетическими потерями, называется термодинамически необратимыми.

Химический потенциал.

Химическим потенциалом вещества Х в данной системе называется величина, которая определяется энергией Гиббса, приходящейся на моль этого вещества при заданных условиях: μ (Х) = G (Х)/n (Х)

где μ (Х)- химический потенциал вещества Х Дж/моль

G (Х)- энергия Гиббса вещества Х в системе . Дж

n (Х)- количество вещества Х в системе, моль.

Если вещество Х содержится в системе в количестве n, то энергия Гиббса этого вещества равна G (Х)=n (Х)/ μ (Х)

Если вещество Х находится в растворе, химический потенциал этого вещества зависит от концентрации и природы растворителя. Эта зависимость носит логарифмический характер и имеет следующий вид:

μ (Х)= μ⁰(Х) + RTℓn С(Х)

где μ (Х) – химический потенциал вещества Х, дж/моль μ⁰(Х) – стандартный химический потенциал не зависит от концентрации.

Химический потенциал вещества монотонно возрастает с увеличением концентрации этого вещества в системе.

При этом по мере увеличения концентрации скорость возрастания химического потенциала уменьшается.

Стандартный химический потенциал μ⁰(Х) – равен химическому потенциалу вещества Х при концентрации С (Х) = 1 моль/л.

Для определения энергии Гиббса, при переносе количества вещества n (Х) из раствора с химическим потенциалом μ₁ (Х) в раствор с химическим потенциалом μ₂(Х₂) система совершает работу -W = n(μ₁- μ₂).

Вещество диффундирует из области с большим химическим потенциалом μ₁ ( концентрация больше) в область с меньшим потенциалом μ₂ ( концентрация меньше).

---

Закон действия масс – является следствием второго начала термодинамики, т.к. выводится из соответствующего термодинамического условия равновесия.

Чтобы вывести закон действия масс рассмотрим общий вид уравнения.

аА + вВ = сС + дД

С помощью формулы выражающей химический потенциал запишем:

μ (А)= μ⁰(А) + RTℓn С(А)

μ (В)= μ⁰(В) + RTℓn С(В)

μ (С)= μ⁰(С) + RTℓn С(С)

μ (Д)= μ⁰(Д) + RTℓn С(Д)

Энергия Гиббса для стехиометрических количеств реагентов А и в равна:

G₁ = аμ(А) +вμ(В)

Для С и Д G₂ = сμ(С) +дμ(Д)

Изменение энергии Гиббса в результате реакции соответственно равняется.

∆G_р-я = G₂- G₁= сμ(С) - дμ(Д) - аμ(А) -вμ(В)

Подставляя в полученное равенство выражения химических потенциалов через концентрацию после алгебраических преобразований.

∆G_р-я = сμ⁰(С) + RTℓn С(С) - д μ⁰(Д) + RTℓn С(Д) - аμ⁰(А) + RTℓn С(А)- в μ⁰(В) + RTℓn С(В).

∆G_р-и= ∆G⁰_р-я + RTℓn С^с(С) С^д(Д) /С^а (А) С^в(В)

П_с – стехиометрическое соотношение концентрации веществ, участвующих в реакции при заданных условиях.

Как следует из второго начала термодинамики при равновесии ∆G=0 получаем.

∆G_р-я= - RTℓn К_с

К_с обозначено значение П_с при химическом равновесии т.е. в К_с надо брать равновесные концентрации а обозначать [А],[В]. . . , а не произвольные концентрации П_с с(А) . с(В). . . т.е.

К_с = [С]^с[Д]^д/[А]^а[В]^в следовательно поскольку энергия Гиббса реакции ∆G⁰_р-я при стандартных условиях величина постоянная, то и К_с для данной реакции при данных температуре и давлении тоже величина постоянная: К_с =соnst

К_с- называют константой равновесия реакции.

Это выражение есть математическая запись закона действия масс, который формулируется следующим образом. Для обратимой реакции общего вида.

аА + вВ = сС + дД при постоянных внешних условиях в равновесии отношение произведений концентраций продуктов к произведению концентраций реагентов с учетом стехиометрии есть величина постоянная, не зависящая от химического состава системы:

К_с = [С]^с[Д]^д/[А]^а[В]^в=соnst при р,Т = соnst
Энергия Гиббса реакции ∆G_р-я и константа равновесия при данных условиях связаны между собой

∆G_р-я= RTℓn П_с/ К_с

Из этого уравнения следует, что константа равновесия К

---

_с связана со стандартной энергией Гиббса реакции соотношением. К_с= ℓ^-∆G/RT

Качественную оценку направления изучаемой реакции при заданных концентрациях легко сделать, если известна константа равновесия. Для этого по заданным концентрациям рассчитывают значение П_с и определяют отношение П_с/К_с. Если П_с/К_с<1, реакция идет в прямом направлении т.к. в соответствии с уравнением

∆G_р-я= RTℓn П_с/ К_с энергия Гиббса реакции отрицательна.

Если заданные концентрации реагентов с(А) С(В) и продуктов С(С) С(Д), таковы, что П_с < К_с ( равновесие сдвинуто влево), отношение П_с / К_с<1

ℓn П_с/ К_с<0 и ∆G_р-я< 0

В соответствии со вторым началом термодинамики это означает, что реакция должна идти самопроизвольно в прямом направлении, т.е. вправо.

Если заданные концентрации реагентов и продуктов таковы, что

П_с > К_с ( равновесие сдвинуто вправо), отношение П_с /К_с>1

ℓn П_с/ К_с >0 и ∆G_р-я> 0.

В соответствии со вторым началом термодинамики реакция должна идти самопроизвольно в обратном направлении, т.е. влево.

Если при заданных концентрациях реагентов и продуктов П_с = К_с отношение

П_с / К_с=1

∆G_р-я= 0 то по второму началу термодинамики имеет место равновесие.0>0>

---

46.Двухатомные частицы О₂, [ О₂]^- , [ О₂]⁺ , [ О₂]^-2.


Энергетическая диаграмма молекулы О₂.



Энергетическая диаграмма молекулы [ О₂]^-


Энергетическая диаграмма молекулы [ О₂]⁺

Старые Ответы на экзаменационные вопросы по общей химии
1. Основные понятия и определения; Атом. Молекула. Химический элемент.

Простые и сложные вещества. Масса атомов и молекул. Химические явления ,

смеси. Аллотропия.

]Изотопы. Моль. Валентность, степень окисления. Молярная масса.
Химия - это наука о веществах и законах, по которым происходят их превращения в другие вещества.

Атомно- молекулярное учение – это учение о строении вещества из атомов и молекул, основными положениями которого являются:

1.Вещества состоят из молекул. Молекула- это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.

2. Молекулы состоят из атомов. Атом – это наименьшая частица химического элемента. которая сохраняет его химические свойства.

3.Вещества, молекулы которых состоят из атомов одного элемента, называются простыми веществами. Вещества, молекулы которых состоят из атомов разных элементов, называются сложными веществами.

4. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении. С повышением температуры скорость движения молекул увеличивается. Характер движения частиц зависит от агрегатного состояния вещества ( у твердых веществ – колебательные, у жидких – колебательные и скачкообразные, у газов – хаотичные по всему объему).

5. В результате химических реакций молекулы одних веществ превращаются в молекулы других веществ.

---

С точки зрения атомно-молекулярного учения химическим элементом называется каждый отдельный вид атомов. Важнейшей характеристикой атома является положительный заряд ядра, численно равный порядковому номеру элемента.

Химический элемент – это совокупность атомов с одинаковым положительным зарядом ядра.

Простые вещества – это вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента.

Сложные вещества – это вещества, состоящие из атомов разных химических элементов.

Атом –электронейтральная система взаимодействующих элементарных частиц состоящая из положительного заряда ядра (образованного протонами и нейтронами) и отрицательно заряженных электронов.

Ядро состоит из протонов и нейтронов, вместе называемых нуклонами. Элемент – совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра, т.е. числом протонов.

Молекула – это электронейтральная наименьшая совокупность атомов, образующих определенную структуру посредством химических связей.

Существование химического элемента в виде нескольких простых веществ называется аллотропией, различные простые вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропическими видоизменениями этого элемента. Явление аллотропии обусловлено в одних случаях тем, что молекулы различных аллотропических видоизменений состоят из различного числа атомов, а в других – тем, что их кристаллы имеют различное строение.

Кислород относится к первой категории аллотропных элементов. Кислород в нормальных условиях – газ без цвета и запаха, озон – газ с характерным резким , но приятным запахом.

Примером вторых являются аллотропные модификации углерода С – алмаз и графит

Атом может потерять один или несколько электронов или наоборот – захватить чужые электроны. В этом случае атом приобретает положительный или отрицательный заряд и называется ионом.

Кроме протонов, в состав ядра большинства атомов входят нейтроны, не несущие никакого заряда. Масса нейтрона практически не отличается от массы протона. Вместе протоны и нейтроны называются нуклонами (от латинского nucleus – ядро).

ЭЛЕМЕНТОМ называется вещество, состоящее из атомов с одинаковым ЗАРЯДОМ ЯДРА.

Сумма тяжелых частиц (нейтронов и протонов) в ядре атома какого-либо элемента называется 

---

Смотрите также файлы

• 2Жргізуші Добрый день! Дорогие учителя и ученики! 1жргізуші Бгінгі бізді Роза Баланованы 100 жылдыына орай йымдастырылы отыран Отбасылы таланеттылар.docx

• Таырыбы "Табиат жне біз" Масаты.docx

• Урок 34 Раздел Искусство Кабдолдина А. Б.pptx

• Сценарий сказки Колобок.docx

• Экологические проблемы Дальнего Востока.docx