Лекция 1 Энергетика химических реакции. Определения теплоты нейтрализации

Энергия Гиббса. Направленность химических процессов
Как было отмечено ранее, для изолированных систем направление и предел самопроизвольного протекания процесса однозначно определяется величиной изменения энтропии системы ΔS. На практике мы имеем дело с неизолированными системами, поддерживаемыми при постоянной температуре и постоянном давлении (либо объеме). В неизолированных системах возможны процессы, сопровождающиеся уменьшением энтропии, например кристаллизация расплава, конденсация пара, протекающие в условиях отвода теплоты в окружающую среду.
Для решения вопроса о самопроизвольном протекании реакции в закрытых системах используют изменение энергии Гиббса. Энергия Гиббса G – функция состояния системы, убыль которой (–ΔG) в обратимом изобарно-изотермическом процессе (P, T = const) равна максимально полезной работе:
(8.1)
По определению, термодинамическую функцию ∆H – T∆S называют потенциал Гиббса и обозначают ∆G^o.
∆G =∆H – T∆S
Любая реакция при постоянных температуре и давлении протекает самопроизвольно в направлении убыли энергии Гиббса. Величина ΔG является критерием направленности самопроизвольного процесса в закрытой системе при P, T = const:
если ΔG < 0 – процесс идет в прямом направлении;
если ΔG > 0 – процесс идет в обратном направлении;
eсли ΔG = 0 – реализуется состояние равновесия.
Химический потенциал
Хими́ческий потенциа́л—термодинамическая функция, применяемая при описании состояния систем с переменным числом частиц. Определяет изменение термодинамических потенциалов (энергии Гиббса, внутренней энергии, энтальпии и т. д.) при изменении числа частиц в системе. Представляет собой энергию добавления одной частицы в систему без совершения работы. Применяется для описания материального взаимодействия. Определение химического потенциала можно записать в виде:
dE=TdS-PdV+µdN
где, E—энергия системы,S- её энтропия, N— количество частиц в системе. Эта формула определяет, кроме химического потенциала µ, также давление P и температуру T.
Для систем, состоящих из одного компонента, химический потенциал задаётся формулой
µ=E-TS+PV/N=G/N
G—потенциал Гиббса.
Контрольные вопросы
1. Что изучает термохимия?
2. Какие термохимические процессы знаете?
3. Что изучает термодинамика?
4. Какие термодинамические параметры и процессы Вам известны?
5. Приведите определение внутренной энергиий, энтальпии и энтропии.
6. Формулируйте законы термодинамики.
7. Какие следствие вытекает из закона Гесса?