›
›

Bài giảng Hóa đại cương - Chương 7: Thế đẳng áp và chiều của các quá trình hóa học - Huỳnh Kỳ Phương Hạ

Download
CHÖÔNG 7  
THEÁ ÑAÚNG AÙP VAØ CHIEÀU CUÛA  
CAÙC QUAÙ TRÌNH HOÙA HOÏC  
ENTROPI  
• Döïa vaøo nguyeân lyù 2, nghieân cöùu söï lieân heä giöõa  
löôïng nhieät maø heä thu vaøo vôùi coâng maø heä thöïc  
hieän khi chuyeån töø nhieät ñoä cao ñeán nhieät ñoä thaáp,  
ngöôøi ta ñöa ra khaùi nieäm entropi, S.  
• YÙ nghóa vaät lyù:  
– Entropi laø thöôùc ño ñoä hoãn loaïn traïng thaùi cuûa heä.  
– Entropi laø thöôùc ño xaùc suaát cuûa traïng thaùi ñaõ cho cuûa  
heä.  
– Entropi tieâu chuaån: S0 , xaùc ñònh ôû 250C,1atm, vôùi khí  
ñöôïc xem laø lyù töôûng,vôùi dung dòch thì noàng ñoä baèng  
moät ñôn vò.  
• Entropi cuõng nhö U, H, laø haøm traïng thaùi cuûa  
heä. Trong quaù trình maø heä thöïc hieän, löôïng  
nhieät thoaùt ra hay thu vaøo duøng ñeå laøm bieán  
thieân entropi.  
S = S2 – S1 = SC – SÑ  
Neáu quaù trình TN : S = QTN/T  
Neáu quaù trình baát TN : S = QBTN/T  
Toång quaùt  
S Q/T  
VÔÙI HEÄ COÂ LAÄP  
• Quaù trình TN S = 0  
• Quaù trình baát TN S > 0  
– Nghóa laø entropi taêng.  
• Trong heä coâ laäp, nhöõng quaù trình töï xaûy ra  
laø nhöõng quaù trình coù keøm theo söï taêng S.  
• Ñôn vò entropi: cal(J)/mol.K  
ÑÒNH LUAÄT NERNST  
(Nguyeân lyù 3 cuûa nhieät ñoäng hoïc)  
• Entropi cuûa taát caû caùc tinh theå tinh khieát ôû  
0K ñeàu baèng 0.  
– Vôùi caùc chaát khaùc, nguyeân lyù phaùt bieåu nhö sau:  
• Khi moät heä tieán ñeán 0K, taát caû caùc quaù trình  
döøng laïi vaø entropy cuûa heä ñaït ñeán cöïc tieåu,  
tieán ñeán 0.  
• Phaân töû caøng phöùc taïp, S caøng lôùn.  
– Ví duï:  
S0O = 38.47 , S0O2 = 49.0, S0O3 = 57.08 (cal/mol.K)  
• Chaát caøng raén S caøng nhoû  
– Ví duï ôû 500K :  
SBi = 17, SW =11.1, Skimcöông=2 (cal/mol.K)  
• Nhieät ñoä taêng thì S taêng, nhöng p taêng thì S  
giaûm.  
DS = SC - Sñ = Rln  
SÖÏ THAY ÑOÅI ENTROPI VÔÙI MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH  
Vôùi caùc phaûn öùng hoùa hoïc  
• Vôùi caùc phaûn öùng hoùa hoïc maø V>0  
S>0 , coøn khi S<0 V<0.  
• Tính söï thay ñoåi entropi  
S = SC – SÑ = Ssaûn phaåm - Staùc chaát  
(Nhaân vôùi heä soá tæ löôïng)  
aA + bB = pC + qD  
SA  
SB  
SC  
SD  
Sp.ö = cSC + dSD – (aSA + bSB)  
• Ví duï: Vôùi phaûn öùng  
C (gr) + CO2 (k) = 2CO (k)  
ÔÛ 298K ta coù  
S0 = 2S– (S+ S)  
p.ö  
CO  
C
CO2  
= 2x47.22 –(1.37 + 51.06)= 42.01 cal/mol.K  
Vôùi quaù trình chuyeån pha, hoøa tan  
Vôùi quaù trình TN ñaúng nhieät S = Q/T  
Ví duï: Vôùi nöôùc ñaù, Qnc ôû O0C laø 1436.3  
cal/mol.  
S = Q/T = 1436.3/273.16 = 5.2583 cal/molK  
Söï phuï thuoäc cuûa S vaøo nhieät ñoä  
Q
U
V
V= const  
P = const  
Ta coù  
S
T
T
Q P  
T
H
S
T
T1  
S
C d ln T  
S 2  
S 1  
P
T2  
T2  
S T  
S T  
C d ln T  
S T  
S T  
C d ln T  
P
P
2
1
2
1
T 2  
T1  
C
const  
S C ln  
Vôùi khoaûng nhieät ñoä nhoû  
P
P
THEÁ ÑAÚNG AÙP VAØ CHIEÀU CUÛA QUAÙ TRÌNH HOÙA HOÏC  
Theá ñaúng aùp  
• Xeùt quaù trình t,p=const, ngöôøi ta ñöa ra moät  
ñaïi löôïng phoái hôïp giöõa H vaø S, goïi laø naêng  
löôïng töï do Gibbs, hay theá ñaúng aùp ñaúng  
nhieät, goïi ngaén goïn laø theá ñaúng aùp.  
G = H – TS  
• G laø haøm traïng thaùi , ñôn vò truøng vôùi H  
(kcal(kJ)/mol).  
• Ñoä thay ñoåi G (trong ñieàu kieän t, p = const)  
ñöôïc xaùc ñònh:  
G = H – T S  
Ñaây laø phuông trình cô baûn cuûa nhieät ñoäng  
hoùa hoïc (baûng G0 trong SGK).  
• Coøn coù theá ñaúng tích ñaúng nhieät (V,T =  
const) hay naêng löôïng töï do Helmholtz.  
F = U – TS  
F = U – T S  
Tính G  
• G = GC – GÑ (tæ leä thuaän vôùi löôïng chaát  
phaûn öùng).  
aA + bB = cC + dD  
G
A
B
C
D
G0 = c G0 + d G0 – (a G0 + b G0 )  
p.ö  
C
D
A
B
• Theá ñaúng aùp tieâu chuaån cuûa caùc ñôn chaát  
baèng 0.  
• Ví duï: Cho phaûn öùng  
N2 (k) + 3H2 (k) = 2NH3 (k)  
S 0  
2 S 0  
S 0  
3S 0  
298  
NH  
N
H
2
3
2
0
0
H
G
0  
0 0  
29
3
0
0
2 G  
298  
tt  
NH  
3
• ÔÛ khoaûng nhieät ñoä khoâng lôùn laém  
0
0
G
H
T S 0  
T
298  
298  
CHIEÀU DIEÃN BIEÁN CUÛA PHAÛN ÖÙNG THEO G  
• Theo nguyeân lyù 1 vaø 2, ngöôøi ta chöùng minh  
ñöôïc A’ - G.  
– A’: Coâng coù ích ñaúng nhieät.  
• Quaù trình TN A’max = - G  
• Phaûn öùng töï xaûy ra A’> 0 G< 0.  
• Phaûn öùng khoâng xaûy ra A’< 0 G> 0.  
• Phaûn öùng töï xaûy ra G<0 ( H<0, S>0).  
• Phaûn öùng khoâng töï xaûy ra G>0 ( H>0,  
S<0).  
• ÔÛ ñieàu kieän caân baèng G=0.  
• Khi T caøng lôùn thì S caøng aûnh höôûng ñeán  
chieàu quaù trình.  
• Khi T nhoû thì H quyeát ñònh chieàu quaù trình.  
• Neáu T trung bình phaûi xeùt G = H – T S  
• Noùi theâm: khi bieát haèng soá caân baèng Kp ta  
tính (vôùi R = 1.987)  
G0 = -RTlnKp  
• Thöïc nghieäm  
– G< -10 kcal/mol (hay -40 kJ/mol) phaûn öùng xaûy  
ra theo 1 chieàu thuaän.  
– G> +10 kcal/mol (hay +40 kJ/mol) phaûn öùng  
xaûy ra theo 1 chieàu nghòch.  
– -10 kcal/mol < G< +10 kcal/mol : Phaûn öùng TN,  
caøng gaàn 0 caøng tieán ñeán caân baèng.  
pdf 19 trang yennguyen 18/04/2022 1300
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Hóa đại cương - Chương 7: Thế đẳng áp và chiều của các quá trình hóa học - Huỳnh Kỳ Phương Hạ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_giang_hoa_dai_cuong_chuong_7_the_dang_ap_va_chieu_cua_ca.pdf