Có những ý tưởng tuyệt vời nhiều người đều biết, nhưng chuyển ý tưởng thành hiện thực sẽ có ý nghĩa hơn nhiều lần, không phải ai cũng thể hiện được. Hàng năm, các thầy cô giáo dạy hóa học cho học sinh giỏi phải giành rất nhiều thời gian để chuẩn bị bài giảng cho năm học mới; và chỉ có những ai tham gia đào tạo học sinh giỏi hóa học ở các trường chuyên mới hiểu được sự vất vả cống hiến thầm lặng cho trí tuệ lớp trẻ lớn lên. Tại sao tất cả các thầy cô giáo dạy chuyên hóa trên cả nước không hợp tác giúp đỡ lẫn nhau để hiệu quả đào tạo hơn nhiều lần trên một sân chơi trí tuệ giành cho các tài năng hóa học trẻ?
1 TÀI LIỆU TẬP HUẤN PHÁT TRIỂN CHUYÊN MÔN GIÁO VIÊN TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN Môn LỜI MỞ ĐẦU Có những ý tưởng tuyệt vời nhiều người đều biết, nhưng chuyển ý tưởng thành hiện thực sẽ có ý nghĩa hơn nhiều lần, không phải ai cũng thể hiện được. Hàng năm, các thầy cô giáo dạy hóa học cho học sinh giỏi phải giành rất nhiều thời gian để chuẩn bị bài giảng cho năm học mới; và chỉ có những ai tham gia đào tạo học sinh giỏi hóa học ở các trường chuyên mới hiểu được sự vất vả cống hiến thầm lặng cho trí tuệ lớp trẻ lớn lên. Tại sao tất cả các thầy cô giáo dạy chuyên hóa trên cả nước không hợp tác giúp đỡ lẫn nhau để hiệu quả đào tạo hơn nhiều lần trên một sân chơi trí tuệ giành cho các tài năng hóa học trẻ? Cuốn tài liệu này, một công việc có hiệu quả thực sự có ý nghĩa xuất phát từ ý tưởng tuyệt vời ấy, phù hợp với mong muốn của mọi người đang trở thành hiện thực. Sự bắt đầu của công việc này là các bài giảng của những thầy cô giáo nhiều năm tham gia giảng dạy cho học sinh giỏi hóa học ở Việt Nam. Để hiểu một vùng đất mới tốt nhất là đi xuyên qua nó và để hiểu được ý nghĩa của đợt tập huấn cốt cán giáo viên chuyên hóa học trên toàn quốc của Bộ Giáo dục và Đào tạo, tốt nhất các bạn nên đọc tập tài liệu này. Khi dừng ở những trang cuối của cuốn sách này, tập thể tác giả tin rằng các bạn sẽ hài lòng và tự đáy lòng có ham muốn hợp tác, giao lưu, kết nối, chia sẻ và thống nhất vì phát triển nền Hóa học Việt Nam. Trân trọng cảm ơn! Các tác giả 2 Phần 1 HÓA HỌC ĐẠI CƯƠNG CÂN BẰNG HÓA HỌC – CƠ SỞ GIẢNG DẠY DẠY VÀ HỌC HÓA HỌC: QUY LUẬT, ĐỊNH LƯỢNG MỞ ĐẦU Cân bằng hóa học (cbhh) là một nội dung có tầm quan trọng lớn trong giảng dạy, nghiên cứu Hóa học (kể cả Hóa học cơ bản lẫn Hóa học công nghệ và Hóa học ứng dụng nói chung).Trong phạm vi kiến thức Hóa học, cbhh là một trong những kiến thức nền tảng cung cấp quy luật và định lượng cho các lĩnh vực khoa học mô tả như Hóa học Vô cơ (Hóa học nguyên tô), Hóa học Hữu cơ, . Hệ Hóa học, cụ thể là phản ứng Hóa học, là một hệ nhiết động. Do đó, kiến thức cơ sở của cbhh là các kiến thức Toán học, Vật lí học. Nhà Hóa học vận dụng kiến thức cơ sở đó để hiểu các mối quan hệ định tính, định lượng cùng với quy luật tồn tại trong hệ Hóa học. Chỉ có như vậy nhà Hóa học mới giảng dạy, nghiên cứu có kết quả như mong đợi. Chúng tôi trình bày tài liệu này theo tinh thần khoa học đó cùng với sự chú trọng đúng mức tính sư phạm bằng các dẫn dắt, gợi ý cần thiết trong lí thuyết cùng sự phân tích tóm tắt và có thể có mục Trao đổi về giảng dạy trong một số dạng bài tập. Phần cuối tài liệu có một số bài tập để các bạn đồng nghiệp tham khảo. Hi vọng các bạn sẽ tìm thấy đôi điều bổ ích cho công việc từ tài liệu này. (Xin được thưa thêm với quý bạn đọc: Cân bằng hóa học là một trong các cân bằng vốn có của thế giới vật chất, của vũ trụ. Thế giới vật chất tồn tại ở trạng thái cân bằng thích hợp. Vì một nguyên cớ nào đó, do thiên nhiên hay con người gây ra, cân bằng này bị xâm phạm hay bị phá vỡ, sớm hay muộn chúng ta đều phải trả giá. Một loạt thực trạng, từ lỗ thủng tầng ôzôn tới sự tan băng trên các cực và nước biển dâng,… là những bằng chứng “biết nói”). ĐỀ CƯƠNG I. Khái quát về: Hệ nhiệt động. Các hàm trạng thái / thế nhiệt động I.1. Hệ nhiệt động 1. Hệ nhiệt động là gì? 2. Trạng thái, quá trình; tham số 3. Thuận nghịch, bất thuận nghịch nhiệt động I.2. Các hàm nhiệt động A. Khái niệm 1. Hàm số trạng thái 2. Thế nhiệt động B. Các hàm nhiệt động 1. Nội năng U(S,V) 2. Entanpi H(S,P) 3 3. Năng lượng tự do Hemhon (Hemholtz) F(T,V) 4. Năng lượng tự do Gipxơ (Gibbs) G(T,P) Tiêu chuẩn về cân bằng nhiệt động hoặc quá trình tự hay không tự xảy ra (kể cả phản ứng hóa học). II. Cân bằng hoá học II.2.1. Phần định tính A. Khái niệm: 1. Nội dung; 2. Nhận xét B. Chuyển dời/dịch cbhh: 1. Nguyên lí Lơ Satơlie; 2. Các yếu tố II.2.2. Phần định lượng A. Bổ sung một số vấn đề NĐLHH: 1. Thế hoá học; 2. Hệ số hoạt độ B. Tỉ số (hay tỉ lệ) Q: 1. Pha khí; 2. Dung dịch C. Hằng số cbhh: 1. Pha khí; 2. Dung dịch Bài tập áp dụng II.2.3. Tính cân bằng hoá học A. Dựa vào pha của các chất trong phản ứng 1. cbhh trong pha lỏng (dung dịch hoặc nguyên chất); 2. cbhh có pha khí. 3. cbhh có cả pha lỏng với pha khí, . B. Dựa vào đặc điểm hoá học của phản ứng thuận nghịch Có 4 trường hợp điển hình: 1. Cân bằng axit, bazơ; 2. Cân bằng oxi hoá khử; 3. Cân bằng tạo phức; 4. Cân bằng kết tủa, hoà tan kết tủa. C. Dựa vào liên hệ giữa hằng số cbhh với các đại lượng nhiệt động 1. Từ p G 0 p RTlnKD=- hay ∆G o pư = – RTlnK C 2. Liên hệ ∆G o pư = – nFE o 3. Tính sự phụ thuộc nhiệt độ của hằng số cbhh. Bài tập áp dụng II.2.4. Một số lưu ý A. Phân biệt sự hằng định của trị số bằng cbhh với sự chuyển dịch vị trí cbhh. B. Trở lại câu hỏi: "Hằng số cbhh có đơn vị hay không?" C. Liên hệ giữa cbhh với động hóa học III. Một số bài tập tham khảo IV. Một số tài liệu tham khảo chính NỘI DUNG CHI TIẾT I. Khái quát về: Hệ nhiệt động. Các hàm trạng thái / thế nhiệt động I.1. Hệ nhiệt động 1. Hệ nhiệt động là gì? 4 Hệ vật chất được khảo sát trong Nhiệt động lực học được gọi là hệ nhiệt động. (Nhiệt động lực học là lĩnh vực của Vật lí học. Nội dung Nhiệt động lực học áp dụng trong Hóa học tạo ra lĩnh vực Nhiệt động lực Hóa học (qui ước viết tắt là NĐLHH). Các nội dung được đề cập trong tài liệu này thuộc lĩnh vực NĐLHH). VD1: Nước đá đang tan (tại 4 o C, P= 1 bar); VD2: Phản ứng N 2 (k) + 3H 2 (k) ⇌ 2NH 3 (k). Nói chung, trong hệ nhiệt động xảy ra/ có sự biến đổi chất và năng lượng. Hệ nhiệt động ngăn cách với môi trường bởi ranh giới phân chia. 2. Trạng thái, quá trình; tham số a) Trạng thái của một hệ nhiệt động được qui định bởi chất (trạng thái, thành phần định tính, định lượng) và các yếu tố/ điều kiện tồn tại, chủ yếu là nhiệt độ T và áp suất P. b) Sự chuyển hệ nhiệt động từ trạng thái này tới trạng thái khác, ta nói: đã có một quá trình xảy ra. c) Các tham số là các đại lượng liên hệ với trạng thái hay quá trình biến đổi hệ. Có một số căn cứ để phân chia các tham số, thường xét như sau. *) Tham số quá trình là các đại lượng gắn liền với quá trình, khi quá trình kết thúc các đại lượng này không còn được xét. Hai tham số quá trình điển hình của NĐLHH là nhiệt Q, công A (hay W). Gắn liền với tham số quá trình là hàm số trạng thái (xem phần sau đây). *) Hai tham số vật lí là nhiệt độ T và áp suất P. 3. Thuận nghịch, bất thuận nghịch nhiệt động. a) Thuận nghịch nhiệt động là quá trình chuyển hệ từ trạng thái đầu tới trạng thái cuối rồi trở về trạng thái đầu theo đúng con đường đã đi qua mà không để lại bất cứ một biến đổi nào trong trong hệ và môi trường. VD3: Thực hiện sự nén – giãn khí trong xi lanh có pit tông không ma sát bằng cách thêm/lấy dần từng lượng (hạt) cát vô cùng nhỏ. Nhận xét (viết tắt là NX): Đây là quá trình (khái niệm) giả định, không có thật. Bất thuận nghịch nhiệt động là quá trình không đạt được ít nhất một trong các yêu cầu trên. NX: Đây là quá trình có thật, thường xảy ra. I.2. Các hàm nhiệt động A. Khái niệm 1. Hàm số trạng thái: Một đại lượng, chẳng hạn hàm số f = f(x,y), được gọi là hàm số trạng thái, nếu: *) Vi phân của nó là một vi phân toàn phần đúng df = Mdx + Ndy (với M = ( f x ¶ ¶ ) y , còn N = ( f y ¶ ¶ ) x ) (I.1a); Vậy df = ( f x ¶ ¶ ) y dx + ( f y ¶ ¶ ) x dy (I.1b). *) Biến thiên của nó khi hệ chuyển từ trạng thái 1 tới trạng thái 2 được tính theo: 5 ∆f = f 2 – f 1 = 2 1 df ò (∆f được gọi là biến thiên của f) (I.2) # . (# Nếu viết: f 1 – f 2 = – ∆f, ta có độ giảm của f). *) Biến thiên của nó khi hệ thực hiện chu trình (quá trình kín) là: ∆f = df ò = 0 (I.3). 2. Thế nhiệt động là các đại lượng thông qua nó và các đạo hàm riêng các cấp của nó, tính được các đại lượng đặc trưng cho hệ. Từ sự thống nhất biểu thức vi phân của nguyên lí I và II, có 4 thế nhiệt động được xác lập (xin xem ngay sau đây). B. Các hàm nhiệt động Cả 4 thế nhiệt động trên cũng đều là hàm số trạng thái. Do đó, chúng còn được gọi là hàm nhiệt động. 1. Nội năng U = U(S,V) (I.4); 2. Entanpi H = H (S,P) (I.5); 3. Năng lượng tự do Hemhon (Hemholtz) F = F (T,V) (I.6); 4. Năng lượng tự do Gipxơ (Gibbs) G = G (T,P) (I.7). Do cặp biến số qui định, nên phạm vi và mức độ được sử dụng mỗi hàm nhiệt động có khác nhau. Nội năng U được tính chủ yếu khi áp dụng nguyên lí I, thường là trong bài toán khí lí tưởng hay sự chuyển pha. Entanpi H có biến thiên ∆H là nhiệt đẳng áp (Q p ) của quá trình hay của phản ứng nên được sử dụng khá rộng rãi. Năng lượng tự do Hemhon (Hemholtz) F = F (T,V) được sử dụng trong các quá trình hay phản ứng xảy ra phù hợp điều kiện về T, V. Năng lượng tự do Gipxơ (Gibbs) G mà G = G (T,P), được sử dụng rộng rãi nhất. ∆G (chứ không phải ∆G o ) được dùng làm tiêu chuẩn về quá trình tự hay không tự xảy ra hoặc đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt động (kể cả phản ứng hóa học). ∆G > 0: quá trình không tự xảy ra (I.8); ∆G = 0: quá trình đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt động (I.9); (phản ứng hóa học thuận nghịch đạt tới cân bằng: cân bằng hóa học) ∆G < 0: quá trình tự xảy ra (I.10). NX: Cơ sở Toán học, Vật lí học đảm bảo tính định lượng, logic cho các kết luận Hóa học. Do đó, dù ở mức độ sử dụng nào, các thầy cô giáo dạy Hóa học cũng cần coi trọng đúng mức cơ sở này. II. Cân bằng hóa học II.2.1 – Phần định tính A. Định nghĩa 1. Nội dung: Cân bằng hoá học là trạng thái của một phản ứng thuận nghịch, tại đó: a) trong một đơn vị thời gian, một đơn vị thể tích có bao nhiêu phân tử chất đầu chuyển thành sản phẩm thì cũng có bấy nhiêu phân tử chất đầu đó được tạo ra từ sản phẩm. 6 b) hoặc tốc độ phản ứng thuận bằng tốc độ phản ứng nghịch. c) hoặc nồng độ của các chất (của phản ứng) không thay đổi theo thời gian. 2. NX: Cân bằng hoá học (viết tắt là cbhh) là một trạng thái động, tại đó phản ứng thuận, phản ứng nghịch vẫn xảy ra. Trong ba cách định nghĩa cbhh ở trên, hai cách đầu chỉ rõ được đặc điểm trạng thái động (hay cân bằng động) nên thường được dùng, trong đó b) phổ biến nhất. B. Sự chuyển dời vị trí cân bằng hoá học 1. Nguyên lí Lơ Satơlie Từ thực nghiệm, nhà hoá học người Pháp là Lơ Satơlie (Henri LeChaterlie) đã đưa ra kết luận, ngày nay được gọi là nguyên lí Lơ Satơlie: "Nếu tác động vào một trong các yếu tố quy định vị trí cbhh, vị trí đó sẽ chuyển dời về phía chống lại ảnh hưởng do tác động này gây ra". 2. Các yếu tố Trong hoá học xúc tác có vai trò quan trọng (xem, chẳng hạn, sách: Trần Thành Huế, Tư liệu Hóa học 10, NXB Giáo dục, Hà Nội 2006, 2008 mục 6.2 trang 198 – 227). Tuy nhiên xúc tác không gây ảnh hưởng tới sự chuyển dời vị trí cbhh. Còn lại ba yếu tố sau đây được xét kĩ: a) Lượng chất: Ta cần lưu ý đề cập khái niệm rộng là lượng chất, bao gồm cả nồng độ, khối lượng, số mol,số thể tích, ., thậm chí cả số nguyên tử hay số hạt nhân. Yếu tố lượng chất này có vai trò đối với cả phản ứng thuận nghịch pha khí, pha lỏng, pha rắn (xem Bài tập áp dụng II.1 sau đây). b) Nhiệt độ: Yếu tố này cũng có ảnh hưởng đến các phản ứng ở các pha khí, lỏng, rắn như yếu tố lượng chất ở trên. Áp dụng nguyên lí Lơ Satơlie, ta có kết luận: Nếu phản ứng thuận thu nhiệt ( D H pư thuận > 0), sự tăng nhiệt độ dẫn tới tạo thêm nhiều phân tử/ lượng sản phẩm. Nếu phản ứng thuận toả nhiệt ( D H pư thuận < 0), sự tăng nhiệt độ dẫn tới sự tái tạo nhiều phân tử/ lượng chất đầu. Về mặt định lượng, nội dung đó được biểu thị bằng phương trình Van Hop (Vant Hoff, nhà hoá học Hà Lan): D ¶ = ¶ p o P 2 H lnK () T RT (II.1) Trong đó: K là hằng số cbhh (xem mục II.2.2 sau đây): DH o pư là nhiệt của phản ứng được xét R là hằng số khí T là nhiệt độ của phản ứng (bắt buộc theo thang Kenvin). c) Áp suất 7 Trước hết cần chú ý phân biệt áp suất riêng(phần) p i của từng chất trong hệ với áp suất hệ P hay còn gọi là áp suất toàn phần hay áp suất chung. Với các khí lí tưởng các p i liên hệ với P theo định luật Đantơn P = i i p å (II.2) Lưu ý tiếp theo là yếu tố áp suất chỉ có vai trò đối với chất khí. Ta xét một phản ứng thuận nghịch tổng quát: l 1 A 1 + l 2 A 2 + . + l l A l ⇌ n 1 B 1 + n 2 B 2 + . + n m B m (II.3) Kí hiệu ∆n = ∑ j n j – ∑ i l i (II.4) Với nội dung đang xét, ta giả thiết các chất trong (II.3) đều là khí lí tưởng, theo nguyên lí Lơ Satơlie: - Nếu D n > 0, sự tăng áp suất P thuận lợi cho sự tái tạo các chất đầu. - Nếu D n < 0, sự tăng áp suất P thuận lợi cho sự tạo ra sản phẩm. Bài tập áp dụng II.1 Áp dụng nguyên lí Lơ Satơlie, hãy xét sự chuyển dời vị trí cbhh của mỗi phản ứng hoá học thuận nghịch sau (đề nghị bạn đọc thêm điều kiện cần thiết (nếu có) của từng phản ứng): 1. RCOOH + R'OH ⇌ RCOOR' + H 2 O (pha lỏng) Cụ thể CH 3 COOH + C 2 H 5 OH ⇌ CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O 2. N 2 (k) + 3H 2 (k) ⇌ 2NH 3 (k) 3. 2SO 2 (k) + O 2 (k) ⇌ 2SO 3 (k) 4. CaCO 3 (r) ⇌ CaO (r) + CO 2 (k) 5. NH 4 HS (r) ⇌ NH 3 (k) + H 2 S (k) Quy ước viết tắt: k là khí; r là rắn. Đây là các phản ứng cơ bản được xét trong SGK, xin bạn đọc vui lòng cho câu trả lời. Bài tập áp dụng II.2 Tại sao người ta nói (II.1) là biểu thức định lượng của nguyên lí Lơ Satơlie khi xét ảnh hưởng của nhiệt độ tới sự chuyển dời vị trí cbhh? Trả lời tóm tắt: Trong (II.1) R > 0; T > 0; - Nếu DH o pư < 0, dlnK dT < 0, lnK (hoặc K) nghịch biến với nhiệt độ T. Vậy khi phản ứng toả nhiệt, cbhh chuyển dời sang trái (sự tái tạo chất đầu thuận lợi), nếu T tăng. Kết quả đó phù hợp với kết luận được rút ra từ nguyên lí Lơ Satơlie. - Đề nghị bạn cho câu trả lời chi tiết nếu DH o pư > 0. II.2.2. Phần định lượng A. Bổ sung một số vấn đề NĐLHH 8 Mt phn ng hoỏ hc thun nghch núi chung, trng thỏi cõn bng núi riờng, l mt h nhit ng. 1. Th hoỏ hc Vi mi cu t i (khỏi nim "cu t" mi phự hp v mt nhit ng, ta dựng gn ỳng l "cht"), u cú j ii i T,P,n G G n ả ổử ==m ỗữ ả ốứ (II.5) i G l nng lng Gipx (hay th ng ỏp) mol riờng (phn) ca cht i. i m l th hoỏ hc ca cht i (trc õy vn gi l hoỏ th). Kớ hiu j i T,P,n G n ả ổử ỗữ ả ốứ cho bit: Ly o hm ca G theo s mol cht i khi gi khụng i T, P v s mol cỏc cu t j khỏc trong h. Vi mi hm nhit ng U, H, F ta cng cú biu thc tng t (II.5). T cỏc liờn h nhit ng, biu thc chi tit ca i G (hay à i ) l: i 00 ii GGRTln(f/p)=+ ; i l khớ thc (II.6a) hay i 00 ii RTln(f/p)m=m+ (II.6b) i 00 ii GGRTln(p/p)=+ ; i l khớ lớ tng (II.6c) hay i 00 ii RTln(p/p)m=m+ (II.6d). 2. H s hot / hot ỏp Hot ỏp f i ca khớ thc liờn h vi ỏp sut riờng phn p i nu ú l khớ lớ tng (hay c xột iu kin tiờu chun): f i = gp i (II.7a) g l h s hot ỏp; iu kin tiờu chun c chn sao cho g = 1 đ f i = p i (II.7b). i 0 m l th hoỏ hc iu kin tiờu chun, t l vi i 0 G . i vi cỏc khớ, thng c coi l khớ lớ tng, ngi ta chn p 0 = 1 bar (hay 1atm) l ỏp sut iu kin tiờu chun (II.8) p dng (II.8) thỡ, (II.6c) v (II.6d) c rỳt li gn hn: i G = i 0 G + RTlnp i = m i = i 0 m + RTlnp i (II.6e) Trong (II.6e) p i l mt lng khụng th nguyờn (khụng n v) theo quy c (II.8), phự hp vi phộp toỏn logarit l lnX hay lgX, X ch l mt s (mt lng) khụng th nguyờn. Tng t trờn, vi mi cht i cú nng C M : i G = i 0 G + RTln (a i /C 0 ) II.9a) hay m i = i 0 m + RTln (a i / C 0 ) (II.9b) (dd thc). 9 i G = i 0 G + RTln (C i /C 0 )(II.9c) hay m i = i 0 m + RTln (C i / C 0 ) (II.9d) (dd loãng/lt). Hoạt độ a i của chất; trong dung dịch thực liên hệ với nồng độ C i trong dung dịch đủ loãng (hay dung dịch lí tưởng): a i = gC i (II.10a). Khi điều kiện tiêu chuẩn được chọn, có kết quả gần đúng được chấp nhận: g = 1 ® a i = C i (II.10b) Còn có Quy ước C 0 = 1 M (II.11) Áp dụng quy ước này và chú ý tới (II.10b), ta viết lại (II.9c) và (II.9d) như sau: i G = i 0 G + RTln C i = m i = i 0 m + RTln C i (II. 9e) Cũng tương tự p i trong (II.6e), C i trong (II.9e) là lượng không thứ nguyên. Đây chỉ là quy ước ! Cùng với các quy ước trên, từ việc chọn điều kiện tiêu chuẩn cho các cấu tử (chất) trong dung dịch, còn có quy ước Chất rắn nguyên chất có hoạt độ hằng định, thường lấy bằng 1. (II.12) Theo quy ước này, hoạt độ hay nồng độ chất rắn nguyên chất không có mặt trong biểu thức của tỉ số Q hay bằng số cbhh K (vì bằng 1 chứ không phải bằng 0). B. Tỉ số (hay tỉ lệ) Q Ta trở lại phản ứng tổng quát (II.3) trên: l 1 A 1 + l 2 A 2 + . + l l A l ⇌ n 1 B 1 + n 2 B 2 + . + n m B m Các kết quả trên có thể thu được từ việc xét hàm: G = G (T, P, n, x); (trong đó x là mức độ (xảy ra) của phản ứng). Từ NĐLHH, ta có dG = – SdT + VdP + ii i dn m å (II.13a) Giả thiết ta xét phản ứng xảy ra khi T = const, P = const (đẳng nhiệt, đẳng áp), biến thiên vô cùng nhỏ của năng lượng tự do Gipxơ của phản ứng, dG pư , được tính theo dG = ii i dn m å (II.13b). Mà dn i = n i dx (II.14). n i là hệ số chất i bất kỳ, chất đầu hay sản phẩm, trong (II.3). Đưa (II.14) vào (II.13b), ta có: dG = i å μ i n i dx (II.13c). Từ NĐLHH, ta có: , () TPiipu i G G nm x ¶ ==D ¶ å (II.14) Chú ý (II.5) trên, biến thiên năng lượng tự do Gipxơ của phản ứng, DG pư , được tính theo: DG pư = ml ji ji j1i1 GG == n-l åå (II.15). 1. Nếu phản ứng pha khí, ta đưa (II.6e) vào (II.15), sẽ được: 10 n l éù DD+pp êú ëû p p = j i ji 0 BA ji GGRTln(p)/(p) (II.16) Kí hiệu j 12m 12m j BBB j (p)pp .p n nnn p= (II.17a) 12l i 12l i AAA (p)pp .p lll l p= (II.17b). Với p i là áp suất riêng phần của khí i ở vị trí bất kì được xét của phản ứng. Người ta quy ước dùng kí hiệu: 12m j 12m i ji 12l 12l BBB pBA ji AAA pp .p Q(p)/(p) pp .p nnn n l lll éù ==pp êú ëû (II.18) Q p (hay Q) là tỉ số hay tỉ lệ của phản ứng (II.3) ở vị trí bất kì được xét của phản ứng thuận nghịch. Khi đưa (II.18) vào (II.16), ta có: DG pư = DG 0 + RTlnQ (II.19) Ghi chú: Nếu dùng (II.6e), ta có Q p .[(p o ) ∆n ], nghĩa là: Lượng (bằng số) của tỉ lệ Q nhân với đơn vị thích hợp (bar) ∆n . 2. Nếu phản ứng trong dung dịch, đưa (II.9e) vào (II.15), ta có: l éù n êú D=D+p êú êú êú ëû p i i o pupu A j i j GGRTln/C B j C (II.20) Kí hiệu p đã quen thuộc. Lúc đó, ta có: 12m j 12m i BA 12l ji 12l BBB p ji AAA CC .C QC/C CC .C nnn n l lll éù ==pp êú ëû (II.21) Q c hay Q là tỉ số hay tỉ lệ của phản ứng thuận nghịch (II.3) ở vị trí bất kì của phản ứng đó. Thế (II.21) vào (II.20), ta có: DD+ 0 GRTlnQ p p G = (II.22). Ghi chú: *) Về nguyên tắc, đặc biệt với phản ứng pha khí, phải phân biệt Q p với Q C hay K p với K C vì biến số hàm Gipxơ G là T, P khác biến số hàm Hem hon F là T, V. Có liên hệ: Nếu phản ứng pha khí có Dn ¹ 0, DG 0 = DF 0 + RTDn. Tuy nhiên với dung dịch lỏng biến thiên thể tích do phản ứng không đáng kể, ∆V »0, nên có thể dùng ∆G như trên. *) Cũng như Q p ở trên, với Q C , nếu chú ý tới thứ nguyên, ta sẽ có: Q C .[(C o ) ∆n )] = Q C . ( ) D - n 1 mol.L (II.23). (Giá trị bằng số của tỉ lệ Q nhân với đơn vị thích hợp). *) Với trường hợp dung dịch, có một điểm xin lưu ý bạn đọc: Việc chọn điều kiện tiêu chuẩn cho chất tan và dung môi có khác nhau. Tuy nhiên do chấp nhận gần đúng g → 1 ® C i → a i nên . 1 TÀI LIỆU TẬP HUẤN PHÁT TRIỂN CHUYÊN MÔN GIÁO VIÊN TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHUYÊN Môn LỜI MỞ ĐẦU Có những ý tưởng tuyệt. ý nghĩa của đợt tập huấn cốt cán giáo viên chuyên hóa học trên toàn quốc của Bộ Giáo dục và Đào tạo, tốt nhất các bạn nên đọc tập tài liệu này. Khi dừng