Bài giảng hóa lý 1 chương 1 nguyễn thị tuyết mai

Nguyễn Thị Tuyết MaiBộ môn Hóa lý, Viện Kỹ thuật Hóa họcTrường Đại học Bách Khoa Hà Nội Trang 2 ĐỀ CƯƠNG▪Chương I.. Cơ sở của nhiệt động hóa học▪Chương II: Cân bằng hóa học▪Chương III..

LOGO Hóa lý TS Nguyễn Thị Tuyết Mai Bộ mơn Hóa lý, Viện Kỹ thuật Hóa học Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Email: mai.nguyenthituyet1@hust.edu.vn ĐỀ CƯƠNG ▪ Chương I Cơ sở nhiệt động hóa học ▪ Chương II: Cân hóa học Thi ▪ Chương III Lý thuyết cân pha dung dịch GK ▪ Chương IV Cân pha hệ đa cấu tử ▪ Chương V Dung dịch chất điện ly Thi CK ▪ Chương VI Pin điện cực TÀI LIỆU HỌC TẬP Đào Văn Lượng, 2002 Nhiệt động hóa học, NXB GD Ngơ Quốc Quyền, Trần Thị Thanh Thủy, 2013, Điện Hóa học, NXB Bách Khoa HN Nguyễn Hữu Phú, 2003 Hoá lý Hoá keo, NXB KH&KT Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler, 2018 Physical Chemistry Oxford University Press Robert G Mortimer, 2008 Physical Chemistry Academic Press ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Điểm thành Phương pháp đánh Mô tả Tỷ trọng phần 30% giá cụ thể Thảo luận Điểm trình Đánh giá trình 5% Chữa Điểm cuối kỳ Thảo luận lớp Thi tự luận 25% theo chủ đề Bài tập Thi tự luận + 70% Kiểm tra kỳ trắc nghiệm Thi cuối kỳ Chương 1: CƠ SỞ CỦA •Q > : pư thu nhiệt NHIỆT ĐỘNG HĨA HỌC •Q < : pư tỏa nhiệt •A > : hệ sinh cơng Ơn tập ngun lý 1: •A < : hệ nhận cơng ▪ Phát biểu? ▪ Biểu thức: U = Q - A Q ? A ? U ? Enthalpy H PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic • T, V = const, hệ không sinh công : QV = ΔU • T, P = const : QP = ΔH (biến thiên enthalpy) VD: cho pư: aA + bB = dD + eE Xây dựng biểu thức ΔHo phản ứng ? ΔHo = ∑ ΔHos (sp) − ∑ ΔHos (tg) ΔHo = ∑ ΔHoc (tg) − ∑ ΔHoc (sp) Enthalpy H PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic ΔHos nhiệt pư tạo thành mol chất từ đơn chất bền vững nhiệt động ΔHos đơn chất bền bững nhiệt động = VD: ΔHos (graphit) = ΔHos(O2, k) = ΔHos(O2, l)  ΔHos (kc) 0 ΔHoc nhiệt pư cháy mol chất với oxi tạo thành oxit hóa trị cao Ex: C(gr) + O2 = CO2 ΔHoc (C, gr) Enthalpy - ĐL Hess PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic Enthalpy hàm trạng thái, ko phụ thuộc vào trình, phụ thuộc vào trạng thái đầu cuối H = H1 + H2 = H3 + H4 + H5 Enthalpy - ĐL Hess PHYSICAL CHEMISTRY Hthuận = - Hnghịch Revisited thermodynamic H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ΔH° = -572 kJ H2O(g) → H2(g) + 1/2O2(g) ΔH° = ?+572 kJ Bài tập Nhiệt đốt cháy cacbon vô định hình, graphit, kim cương – 409,2; -394,6 -395,3 kJ/mol Tính nhiệt chuyển hóa thù hình: a Cacbon vơ định hình thành graphit b Cacbon vơ định hình thành kim cương c Graphit thành kim cương ĐS: - 14,6; - 13,9; 0,9 kJ 10 Bài tập Nhiệt hình thành H2O (lỏng) CO2(khí) -285,8 -393,5 kJ/mol 25 oC atm Cũng điều kiện này, nhiệt đốt cháy CH4 -890,3 kJ/mol Tính nhiệt hình thành CH4 từ nguyên tố điều kiện đẳng áp ĐS: -74,8 kJ/mol 11 ĐL Kirchhoff PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic 𝑇′ Cp nhiệt dung riêng đẳng áp ∆𝐻(𝑇′) = ∆𝐻(𝑇) + න ∆𝐶𝑃 𝑑𝑇 𝑇 Trong khoảng T hẹp: ΔCp = const ΔH(T′) = ΔH(T) + ΔCp × (T′−T) ΔCp = ∑Cp (sp) − ∑Cp (tg) 12 Ôn tập nguyên lý ▪ 13 Ôn tập nguyên lý PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic Ý nghĩa NL 2: Trong hệ cô lập, qtr tự xảy theo chiều tăng entropy (tăng độ hỗn độn hệ) S > VD? 14 NL tự Gibbs: G PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic G = H−TS (J/mol); (cal/mol) Thế nhiệt động đẳng T, đẳng P: ΔG = ΔH − TΔS Điều kiện để pư tự xảy ra: ΔS > ΔG <  Dùng ΔG để xét chiều pư 15 NL tự Gibbs: G ▪ΔG = A’max VD: cho pư: aA + bB = dD + eE Xây dựng biểu thức ΔGo phản ứng ? ΔGo = ∑ ΔGos (sp) − ∑ ΔGos (tg) T =const: ΔG = ΔH − TΔS T  const: PT Gibbs Helhomzt 16 BT PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic Tính NL Gibbs pư 298 K: HCl(g) +O2 (g) →2 Cl2 (g)+2 H2O(l) từ số liệu đây: HCl(g) O2 (g) Cl2 (g) H2O(l) 186.91 69.91 Sm0 (J K−1 mol−1) −92.31 205.138 223.07 −285.83 fH0(kJ mol−1) 17 Thế hóa học  PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic Là đạo hàm riêng hàm đặc trưng (G, H, U…) theo số mol cấu tử i thông số tương ứng số mol cấu tử khác không đổi Khi T, P = const  μi = G/ni  đẳng áp mol riêng phần cấu tử i Ý nghĩa : - Là đại lượng mol riêng phần - Đặc trưng cho khả sinh cơng ngồi - Đặc trưng cho tính khơng bền cấu tử: cao → thấp 18 Tính chất  PHYSICAL CHEMISTRY Revisited thermodynamic ▪ Những PT viết cho đẳng áp mol viết tương tự cho hóa thế: mol khí lý tưởng: μi = μ0i(T) + RTlnPi Pi : as riêng phần cấu tử i μ0i(T) : Thế hóa học chuẩn cấu tử i nhiệt độ T, P=1atm Hỗn hợp khí lý tưởng: μi = μ*i(T,P) + RTlnxi Thế hóa chuẩn i nguyên chất: μ*i(T,P) = μ0i(T) + RTlnP 19 Tính chất  ▪ T,P=const: đẳng áp hệ tổng hóa cấu tử tạo thành hệ G= Gsp - Gtg  G =   sp -   tg VD: aA + bB → dD + Ee  G = dD + eE – (aA + bB) 20