Изобарно-изотермический потенциал в стандартных и нестандартных условиях. Реферат. Химия.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Изобарно-изотермический потенциал в стандартных и нестандартных условиях
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Федеральное
государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
«Ульяновский
государственный технический университет»
ИЗОБАРНО-ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ
ПОТЕНЦИАЛ В СТАНДАРТНЫХ И НЕСТАНДАРТНЫХ УСЛОВИЯХ
. Изобарно-изотермический потенциал
. Стандартный
изобарно-изотермический потенциал и его изменение
. Изменение изобарно-изотермического
потенциала при нестандартных условиях
Гиббса энергия (изобарно-изотермический
потенциал, свободная энтальпия), один из потенциалов термодинамических системы.
Обозначается G, определяется разностью между энтальпией H и произведением
энтропии S на термодинамическую температуру Т: G = H - T·S. Изотермический
равновесный процесс без затраты внешних сил может протекать самопроизвольно
только в направлении убывания энергии Гиббса до достижения ее минимума,
которому отвечает термодинамическое равновесное состояние системы. Названа по
имени Дж.У. Гиббса.
Целью данного реферата является изучение
изобарно-изотермического потенциала.
рассмотреть изменение изобарно-изотермического
потенциала при нестандартных условиях
1. Изобарно-изотермический потенциал
Энергия Гиббса - это величина, показывающая
изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на
вопрос о принципиальной возможности протекания химической реакции; это
термодинамический потенциал следующего вида:
Энергию Гиббса можно понимать как полную
химическую энергию системы (кристалла, жидкости и т.д.)
Понятие энергии Гиббса широко используется в
термодинамике и химии [1].
Самопроизвольное протекание
изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным,
связанным с уменьшением энтальпиисистемы (ΔH), и
энтропийным T ΔS, обусловленным
увеличением беспорядка в системе вследствие роста её энтропии. Разность этих
термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой
изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж)
Классическим определением энергии
Гиббса является выражение
Дифференциал энергии
Гиббса для системы с постоянным числом частиц, выраженный в собственных
переменных - через давление p и температуру
T:
Для системы с переменным числом
частиц этот дифференциал записывается так:
Здесь µ - химический
потенциал, который можно определить как энергию,
которую необходимо затратить, чтобы добавить в систему ещё одну частицу [2].
. Стандартный изобарно-изотермический потенциал
и его изменение
Изобарно-изотермический потенциал G является
функцией состояния, зависит только от начального и конечного состояния системы,
вещества. Поэтому эта функция также проявляет аддитивные свойства, т.е. общий
изобарно-изотермический потенциал системы равен сумме потенциалов отдельных ее
частей (отдельных веществ):
и, как следствие, его изменение ∆G
определяется также законом Гесса:
∆Gреакции = Σ ∆Gпродуктов
- Σ
∆Gисход.
в-ва.
Чтобы можно было сравнивать
изобарно-изотермические потенциалы, производить с ними алгебраические действия,
необходимо их относить к одним и тем же условиям. По аналогии со стандартными
значениями изменения энтальпии (∆Н0 298 и ∆Н0 Т) и энтропии (S0 298
и S0 T) пользуются системой стандартных энергий Гиббса ∆G0 298 и ∆G0
Т образования данного вещества. Для простых веществ (О2 газ, F2 газ, N2 газ,
Feкр., Cuкр. и т.п.), устойчивых в стандартном состоянии, принимается значение
изобарно-изотермического потенциала ∆G0 298 = 0. Обычно в
термодинамических справочниках значения функций состояний приведены для Т = 298
К. Значение ∆G зависят от концентрации.
Принято для характеристики химических процессов
пользоваться значениями ∆G0 298, отвечающими условиям, когда парциальное
давление (концентрации) всех реагентов в течение всего процесса остаются
неизменными и равными единице. Это условие предполагает состав реакционной
смеси неизменным, и молчаливо допускается, что количество всех веществ в
реакционной зоне несоизмеримо больше, чем количество прореагировавших и
образовавшихся веществ по уравнению реакции. Так, например, для реакции: Н 2 газ
+ 0,5 О 2 газ = Н 2 О газ, для которой изменение изобарного
потенциала ∆G0 298 = -228,8 кДж/моль, предполагается следующее. В
достаточно большом количестве смеси (водорода, кислорода, водяных паров),
взятой при 25 °C, в которой
парциальные давления всех компонентов равны РН 2 = РО 2 =
РН2О = 101 325 Па (общее давление составляет 3·101325 Па, все газы идеальны),
если бы прореагировало по одному молю Н 2 и 0,5 моль О 2 ,
то в результате энергия Гиббса уменьшилась бы на 228,8 кДж/ моль. Применим
закон Гесса к указанной реакции и рассчитаем изменение свободной энергии ∆G0,
без отдельных расчетов изменения энтальпии и энтропии процесса, используя
табличные данные энергии Гиббса образования исходных веществ и продуктов
реакции: ∆G0 реак. = Σ∆G0
продук. - Σ∆G 0 исход.
в-ва. Или, используя стандартные табличные значения, получим: ∆G0 реак. =
(∆G0 Н 2 О газ) - (∆G0 Н 2 газ + 0,5 ∆G0 О 2
газ) = -226,8 кДж/ моль. Рассчитанные ∆G0 298 для стандартных условий и
соответствующие выводы о характере процессов, нужно осторожно переносить на
другие условия протекания процессов. Значения ∆S и ∆G сильно
зависят и от концентрации реагирующих веществ и температуры.
Конечно, если для стандартных условий ∆G0
298 значительно меньше нуля, то можно считать, что и при любых реальных
условиях прямой процесс возможен (и наоборот, если ∆G0 298 > 0, то
осуществима обратная реакция). Другими словами, нельзя подменять величину ∆G0
Т при любой другой температуре величиной ∆G0 298. Для получения сугубо
ориентировочных данных можно считать, что: ∆G0 T ≈ ∆Н0 298 -
Т ∆S0 298, но здесь не учтена зависимость ∆Н и ∆S от
температуры. Воспользоваться приведенным выражением можно, но с одним условием,
что при переходе системы от стандартных условий (температуры) к изучаемым при
температуре Т, не происходят фазовые превращения, т. к. это связано с резкими
изменениями энтропии системы [3].
. Изменение изобарно-изотермического потенциала
при нестандартных условиях
В практической деятельности стандартные условия
почти никогда не осуществляются. Процессы протекают с произвольными
количествами реагирующих веществ и продуктов реакции. И решение вопроса о
возможности протекания реакции в данных условиях (концентрациях, парциальных
давлениях, температуре), выходе реакции (константе равновесия) остается
открытым. Чтобы ответить на этот вопрос, вернемся к выражениям: G = G0 + nRT ln
р, или другой формулой, если учитывать активные концентрации: G = G0 + nRT ln
а.
Предположим, что протекает процесс при
нестандартных условиях (с неравновесными парциальными давлениями участников или
неравновесными активными концентрациями) в соответствии с уравнением aА + bB ↔
dD + fF, для которого изменение изобарного потенциала составит ∆Gреак. = ΣGпродук.
- ΣGисход.в-ва.
или ∆Gреак. = (GD + GF) - (GA + GB). Тогда, принимая во внимание
изобарные потенциалы каждого участника реакции, число молей участвующих
компонентов, и подставляя их в последнее выражение, получим изменение
изобарно-изотермического потенциала для этой реакции:
или для растворов через активные концентрации:
Преобразуем несколько последние выражения.
Константа равновесия (Кр или Кс) реакции при стандартных условиях связана с
изменением изобарно-изотермического потенциала ∆G0 при стандартных
условиях соотношением ∆G0 = - RT ln Kp, или ∆G0 = - RT ln Kс.
Заменим в уравнениях изменение стандартного
потенциала через логарифмическую форму константы равновесия. При этом уравнения
преобразуются в выражения:
Если эти выражения разности логарифмов
представить в виде логарифма дроби, то получим:
Полученные уравнения носят название уравнений
изотермы химических реакций или уравнений изотермы Вант-Гоффа. С их помощью,
зная константу равновесия при каких-либо условиях (например, стандартных) и
неравновесные парциальные давления (активные концентрации), можно определить
знак изобарного потенциала и, следовательно, возможность прохождения реакции.
Если соотношение неравновесных парциальных давлений, например, и константы
равновесия меньше единицы, т.е.
Их соотношение равно единице, а изменение
изобарно-изотермического потенциала ∆G =0, т.е. система находится в
равновесии. И преимущественного протекания прямой или обратной реакции не
происходит. При обратном соотношении, т.е. когда изменение
изобарно-изотермического потенциала ∆G >0. А это означает, что в
системе имеется избыток продуктов по отношению к равновесному состоянию, и
самопроизвольное протекание прямой реакции невозможно. Идет обратная реакция до
тех пор, пока не будет достигнуто равновесное состояние [3].
Таким образом, можно сделать вывод, что Энергию
Гиббса можно понимать как полную химическую энергию системы (кристалла,
жидкости и т.д.)
Понятие энергии Гиббса широко используется в
термодинамике и химии.
Самопроизвольное протекание
изобарно-изотермического процесса определяется двумя факторами: энтальпийным,
связанным с уменьшением энтальпии системы (ΔH), и
энтропийным T ΔS, обусловленным
увеличением беспорядка в системе вследствие роста её энтропии. Разность этих
термодинамических факторов является функцией состояния системы, называемой
изобарно-изотермическим потенциалом или свободной энергией Гиббса (G, кДж).
1. Я Класс [Электронный ресурс] /
Химическая термодинамика. Энергия Гиббса.
. Физическая химия Практикум для
студентов, обучающихся по специальности 330200 «Инженерная защита окружающей
среды»: учебное пособие / В.Т. Письменко, Е.Н. Калюкова. - Ульяновск: УлГТУ,
2009. - 230с.
Похожие работы на - Изобарно-изотермический потенциал в стандартных и нестандартных условиях Реферат. Химия.
Реферат: Комплекс Гольджи, лизосомы и клеточные включения Ядро клетки Химический состав клетки
Реферат: Статистическая совокупность
Реферат: Применение нейролингвистического программирования в воспитании дошкольников
Суд Присяжных Курсовая Работа
Контрольная работа по теме Железный век. Культуры века
Особенности Защиты Несовершеннолетних Лиц Совершивших Преступления Реферат
Курсовая работа по теме Анализ деятельности пенсионного фонда в Республике Беларусь
Контрольная работа: Лесная таксация и лесоустройство
Куплю Собрание Сочинений Василия Пескова
Понятие Правоотношений Реферат
Курсовая работа по теме Проектирование специализированного распределителя импульсов, вырабатывающего восемь выходных сигналов
Реферат: «Формирование ассортимента предприятия розничной торговли в современных условиях»
Реферат: Арбитражный суд, право на обращение в арбитраж, представительство
Уроки Доброты Сочинение
Реферат: Антоник, Владимир Владимирович
Дипломная работа по теме Развитие музыкальной выразительности исполнения у младших школьников в кружке фортепиано
Реферат: Психология переговорного процесса
Курсовая Работа Гост Оглавление
Понятность Информативность И Выразительность Публичной Речи Реферат
Реферат: Курсовая по менеджменту
Похожие работы на - Чиновник России в начале XX века
Шпаргалка: Основные положения теории государства и права
Реферат: Курс семестр Трудоемкость дисциплины в часах Форма итогового