Bài giảng hóa đại cương (phần 4)

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 31 Chương VI: THẾ ĐẲNG ÁP VÀ CHIỀU CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC Nguyên lý chưa giải vấn đề chiều phản ứng, người ta phải dựa vào nguyên lý hai để xác đònh vấn đề Entropi chiều trình hóa học: 1.1 Entropi: Dựa vào nguyên lý hai nghiên cứu liên hệ lượng nhiệt mà hệ thu vào với công mà hệ thực chuyển từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp, người ta đưa khái niệm entropi  Entropi U, H, đại lượng xác đònh trạng thái hệ Trong trình mà hệ thực hiện, lượng nhiệt thoát hay thu vào dùng để làm biến thiên entropi S  S2  S1  SC  SĐ Q + Nếu trình T ‟ N S  tN T + Quá trình bất TN S  Q BTN / T Q Tổng quát S  T - Với hệ cô lập thì: + Quá trình TN S  + Quá trình BTN S  Nghóa entropi tăng  hệ cô lập, trình tự xảy trình có kèm theo tăng S Đơn vò entropi: cal / mol Kđvc Ý nghóa vật lý: - Entropi thước đo độ hỗn loạn trạng thái hệ - Entropi thước đo xác suất trạng thái cho hệ  Entropi tiêu chuẩn: S0 298 , xác đònh 25 C ,1atm, với khí xem lý tưởng, với dung dòch nồng độ đơn vò Đònh luật Nernst: “Entropi tất tinh thể tinh khiết 0 K 0.” Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com  phân tử phức tạp, S lớn , S0 O  38.47 , S0 O  49.00 S0 O  57.08 đvc - Chất rắn S nhỏ: Ở 500 K s Bi  17.0 , SW  11.1 , Skimcương  2đvc - Nhiệt độ tăng S tăng, p tăng S giảm độhỗnloa ïnởtrạng tháicuối S  SC  Sđ  R ln độhỗnloa ïnởtrạng tháiđầu 1.2 Sự thay đổi entropi với số trình: a Với phản ứng hóa học: Với phản ứng hóa học mà V   S  , S   V  Tính thay đổi entropi: S  SC  Sđ  SSP  Stacchất (với hệ số tỉ lượng) Ví dụ: mA  nB  pC  qD     S  pS0 C  qS0 D  mS A  nS0 B  Ví dụ: Với phản ứng Cgr   CO k   2COk  Ở 2980 K   S0 298  2S0 CO  S0 C  S0 CO2   47.22  1.37  51.06  42.01 đve b Với trình chuyển pha, hòa tan: Q - Với trình TN đẳng nhiệt S  T Ví dụ: Với nước đá, Q nc 0 C 1436.3 cal/mol 1436.3  S   5.2583 đve 273.16 c Sự phụ thuộc S vào nhiệt độ K Q U * V= const S  V  T T Q H * P = const S  P  T T   T2 Ta có S   C P d ln T  S  S1 T1 T2 S T2  S T1   C P d ln T T1 T2  ST2  S T1   C P d ln T Với khoảng nhiệt độ nhỏ C P  const  S  C P ln (liên hệ entanpi entropi tự đọc) T1 T2 T1 32 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 33 Thế đẳng áp chiều trình hóa học: 2.1 Thế đẳng áp: Xét trình t,p=const,người ta đưa đại lượng phối hợp H S, gọi đẳng áp đẳng nhiệt,gọi ngắn gọn đẳng áp hay lượng tự Ghip G = H ‟ TS G hàm trạng thái , đơn vò trùng với H(Kcal/mol) - Độ thay đổi G t = const(p = const) xác đònh: G  H  TS Đây phng trình nhiệt động hóa học(tham khảo bảng 13) - Giảng thêm: Còn đẳng tích đẳng nhiệt hay lượng tự Hemhon F = U ‟ TS F  U  TS  Tính G : tỉ lệ thuận với lượng chất phản ứng G  G c  G đ Ví dụ: mA  nB  pC  qD  G 298  p G tt  C   q G tt   mG  D tt A   n G tt  B - Thế đẳng áp tiêu chuẩn đơn chất Ví dụ: Cho phản ứng N k   3H k   2NH3 k  S0 298  2S0 NH3  S0 N2  3S0 H2 H 298  2H NH3    G 298  G tt -  NH 00 Ở khoảng nhiệt độ không lớn G T  H 298  TS0 298 2.2 Chiều diễn biến phản ứng theo G : Theo nguyên lý I II, người ta chứng minh được: A'  G Với : A’: Công có ích đẳng nhiệt Quá trình TN A' max  G Phản ứng tự xảy A’>  G  Phản ứng không xảy A’<  G  Tóm lại: - Phản ứng tự xảy G  0, H  0, S  - Phản ứng không tự xảy G  0, H  0, S  - Ở điều kiện cân S  0, G   Với G  H  TS ,ta có: S  0phảnứngt ựxảyra - Khi H    S  0phảnứngk hôngtựxa ûyra - H  0phảnứngt ựxảyra Khi S    H  0phảnứngk hôngtựxa ûyra Khi T lớn chiều phản ứng phụ thuộc S Khi T nhỏ H đònh chiều Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 34 - Nếu T trung bình phải xét G  H  TS (cal/mol) Nói thêm: biết số cân K P ta tính (với R = 1.987) G  RT ln K P Ví dụ: CaCO3 r   CaOr   CO k  K P  10 22.7 atm G o  30.96 Kcal / mol Thực nghiệm G< -10 kcal/mol (hay -40 kJ/mol) phản ứng xảy theo chiều thuận G> +10 kcal/mol (hay +40 kJ/mol) phản ứng xảy theo chiều nghòch -10 kcal/mol ... 11.1 , Skimcương  2đvc - Nhiệt độ tăng S tăng, p tăng S giảm độhỗnloa ïnởtrạng tháicuối S  SC  Sđ  R ln độhỗnloa ïnởtrạng tháiđầu 1.2 Sự thay đổi entropi với số trình: a Với phản ứng hóa học:... Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 33 Thế đẳng áp chiều trình hóa học: 2.1 Thế đẳng áp: Xét trình t,p=const,người ta đưa đại lượng phối hợp H S, gọi đẳng áp đẳng nhiệt,gọi ngắn gọn đẳng áp... thay đổi G t = const(p = const) xác đònh: G  H  TS Đây phng trình nhiệt động hóa học(tham khảo bảng 13) - Giảng thêm: Còn đẳng tích đẳng nhiệt hay lượng tự Hemhon F = U ‟ TS F  U  TS