Բաց համակարգում գործընթացի ինքնաբուխ առաջացման չափանիշ. Ինքնաբուխ գործընթացների ուղղություն. Բաժին II. լուծումներ և տարասեռ հավասարակշռություններ

Հաշվի առնելով ինքնաբուխ տեղի ունեցող գործընթացները՝ մենք բացահայտեցինք.

1) օրինաչափություն՝ թերմոդինամիկայի 2-րդ օրենքին համապատասխան՝ դրանց առաջացման էնտրոպիայի աճով:

2) էկզոտերմիկ ռեակցիաների ինքնաբուխ առաջացման օրինաչափությունը, որոնք տեղի են ունենում էնտրոպիայի նվազմամբ.

Օրինակ, գոլորշիացման գործընթացը տեղի է ունենում ինքնաբուխ (էնտրոպիայի աճող էնդոթերմային գործընթաց), որի դեպքում շրջակա միջավայրում քաոսը նվազում է, բայց մեծանում է հենց համակարգի ներսում: Մյուս կողմից, ամոնիակի արտադրության վերը նկարագրված էկզոտերմիկ ռեակցիան ընթանում է էնտրոպիայի նվազմամբ. ձևավորվում է ավելի բարդ, կարգավորված կառուցվածք, և 4-ից ձևավորվում է գազի 2 մոլեկուլ: Ինչպես նշվեց վերևում, անհնազանդություն չկա: Թերմոդինամիկայի 2-րդ օրենքը, ռեակցիայի մեջ էնտրոպիայի ուղղակի նվազումը փոխհատուցվում է շրջակա միջավայր ջերմային էներգիայի զգալիորեն ավելի մեծ արտանետմամբ և, համապատասխանաբար, աշխարհի ավելի մեծ անկարգությամբ:

Այնուամենայնիվ, ցանկալի է ունենալ ինչ-որ չափանիշ, որը թույլ է տալիս քանակական

կանխատեսել ինքնաբուխ գործընթացների առաջացման հնարավորությունը

Նման չափանիշ է G - Gibbs ազատ էներգիան (ազատ էթալպիա կամ իզոբարային պոտենցիալ), որը բխում է հավասարությունից.

H=G+TSկամ

H, T և S են էթալպիա, ջերմաստիճան և էնտրոպիա համապատասխանաբար:

Գիբսի անվճար էներգիայի փոփոխություն

DG = DH - TDS

Առաջին հավասարության մեջ էթալպիան (ներքին էներգիա) ազատ էներգիայի G և TS էներգիայի գումարն է։

Ազատ էներգիա Գներկայացնում է ներքին էներգիայի ընդհանուր մատակարարման այն մասը, որը կարող է ամբողջությամբ վերածվել աշխատանքի (սա ներքին էներգիայի տեխնիկապես արժեքավոր մասն է):

Կապված էներգիայի TS, իր հերթին, ներկայացնում է համակարգի ներքին էներգիայի մնացած մասը։ Կապված էներգիան չի կարող վերածվել աշխատանքի: Այն ընդունակ է վերածվել միայն ջերմային էներգիայի, որի տեսքով ցրվում է (ցրվում)։

Ազատ էներգիան պարունակվում է համակարգում պոտենցիալ էներգիայի տեսքով։ Այն նվազում է, քանի որ համակարգը կատարում է աշխատանքը: Այսպիսով, օրինակ, ավելի հազվադեպ գազը նույն ջերմաստիճանում և նույն ներքին էներգիան պարունակում է ավելի քիչ ազատ էներգիա և ավելի շատ կապված էներգիա, քան սեղմված գազը: Սա միանգամայն հասկանալի է, քանի որ երկրորդ դեպքում մենք կարող ենք ավելի շատ աշխատանք ստանալ, քան առաջինում։

Բայց քանի որ G-ն նվազում է, այս նվազումը DG = G 2 – G 1 արտահայտվում է նշանով մինուս,քանի որ երկրորդ համակարգի էներգիան ավելի ցածր է, քան առաջինում

Ելնելով վերը նշվածից՝ մենք կարող ենք ձևակերպել նվազագույն ազատ էներգիայի հետևյալ սկզբունքը.

Մեկուսացված համակարգում ինքնաբերաբար տեղի են ունենում միայն գործընթացները, որոնք ուղղված են համակարգի ազատ էներգիայի նվազմանը:

Ի՞նչ են արտահայտում այս գործառույթները:

DG-ի արժեքով կարելի է դատել ռեակցիայի առաջացման հիմնարար հնարավորության մասին: Եթե ​​DG = 0, ապա տեղի է ունենում հավասարակշռության ռեակցիա, որի ուղղությունը որոշվում է միայն նրա առանձին բաղադրիչների կոնցենտրացիայով։ Եթե ​​DG< 0, то реакция идёт спонтанно с выделением энергии в форме полезной работы (или более упорядоченной химической структуры). Если DG >0, ապա համակարգի վիճակի փոփոխություն տեղի է ունենում միայն այն դեպքում, երբ աշխատանքը ծախսվում է դրսից:

Թերմոդինամիկայի երկրորդ սկզբունքը կարող է տարածվել սոցիալական գործընթացների վրա, բայց պետք է հիշել, որ հասարակության վարքագիծը դիտարկելու այս մեթոդը կրելու է փիլիսոփայական, ճանաչողական բնույթ և չի հավակնում լինել խիստ գիտական:

Դիտարկենք, օրինակ, մի խնդիր, որն ուղղակիորեն վերաբերում է իրավաբաններին՝ հանցավորության աճի և դրա դեմ պայքարի խնդիրը։

Հիշեցնեմ 1-ին օրենքի բանաձևերը՝ DН = Q – A և Գիբսի ազատ էներգիայի փոփոխությունը. DG = DH - TDS

Կամ DH = DG + TDS

Ենթադրենք, որ հանցավորության սկզբնական մակարդակը H 1 է, իսկ վերջնական հանցագործության մակարդակը՝ H 2: Այնուհետև DH = Н 2 – Н 1 = DG + TDS, որտեղ DG-ն բնակչության ստեղծագործական գործունեության փոփոխությունն է, T-ը քաղաքացիների հուզմունքի աստիճանն է, DS-ը բնակչության կործանարար գործունեության փոփոխությունն է։

Եթե ​​քաղաքացիների ստեղծագործական ակտիվությունը (պոտենցիալ էներգիան) բարձր է, այսինքն՝ Դ.Գ<0, то она тратится на создание благополучного общества; в этом случае степень возбуждения Т не очень высока, поскольку люди заняты полезным делом, низка и разрушительная деятельность (митинги, излишняя политизированность общества и т.д.) иначе говоря, энтропия общества постоянна. В этом случае DH ≤ 0 (роста преступности практически нет).

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Բոլոր ինքնաբուխ գործընթացները միշտ ուղեկցվում են համակարգի էներգիայի նվազմամբ։

Այսպիսով, ցանկացած համակարգում գործընթացի ինքնաբուխ առաջացման ուղղությունը որոշվում է ավելի ընդհանուր սկզբունքով՝ նվազագույն ազատ էներգիայի սկզբունքով։

Փակ համակարգերում տեղի ունեցող գործընթացները բնութագրելու համար ներդրվել են նոր թերմոդինամիկ վիճակի գործառույթներ. Գիբսի ազատ էներգիա

∆Գ = ∆Հ - Տ∆Ս(r, Տ= const);(17)

բ) Հելմհոլցի ազատ էներգիա

∆Ֆ = ∆U - Տ∆Ս(Վ,Տ= const):(18)

Գիբսի և Հելմհոլցի էներգիաները չափվում են կՋ/մոլ միավորներով:

Ազատ էներգիան էներգիայի հենց այն մասն է, որը կարող է վերածվել աշխատանքի (տես հավասարումը 10): Դա հավասար է առավելագույն աշխատանքին, որը կարող է անել համակարգը ∆Գ = - ԱՄաքս.

Իրական պայմաններում ԱՄաքսերբեք չի ստացվում, քանի որ էներգիայի մի մասը ցրվում է շրջակա միջավայր ջերմության, ճառագայթման տեսքով, ծախսվում է շփման հաղթահարման վրա և այլն, ինչը հաշվի է առնվում արդյունավետության ներդրմամբ։

Այսպիսով, 1) միայն այն գործընթացները, որոնք հանգեցնում են համակարգի ազատ էներգիայի նվազմանը, կարող են տեղի ունենալ ինքնաբերաբար. 2) համակարգը հասնում է հավասարակշռության, երբ ազատ էներգիայի փոփոխությունը դառնում է զրո:

Գիբսի (Հելմհոլցի) ֆունկցիայի կամ ազատ էներգիայի փոփոխությունների հաշվարկը թույլ է տալիս միանշանակ եզրակացություններ անել տվյալ պայմաններում քիմիական ռեակցիաների ինքնաբերաբար տեղի ունենալու ունակության մասին։

Ինքնաբուխ պրոցեսների առաջացումը միշտ ուղեկցվում է համակարգի ազատ էներգիայի նվազմամբ (Դ Գ< 0 или DՖ< 0).

Թերմոդինամիկորեն արգելված, հավասարակշռության և ինքնաբուխ քիմիական գործընթացներին համապատասխանող էներգիայի դիագրամները ներկայացված են նկ. 4-ում:

Δ Գ, կՋ/մոլ

Ապրանք ∆ Գ> 0

թերմոդինամիկորեն

Արգելված գործընթաց

Արտադրանք

Հղ. հավասարակշռություն ∆ Գ= 0

Արտադրանք

∆Գ< 0

Ինքնաբուխ գործընթաց

ռեակցիայի կոորդինատ X

Բրինձ. 4. Թերմոդինամիկորեն արգելված, հավասարակշռության և ինքնաբուխ քիմիական գործընթացների էներգետիկ դիագրամներ.

Փակ համակարգում թերմոդինամիկական հավասարակշռության պայմանները տարբեր գործընթացների պայմաններում են.

Իզոբարային-իզոթերմային ( r= const, Տ= const): Դ Գ= 0,

Իզոխորիկ-իզոթերմային ( Վ= const, Տ= const): Դ Ֆ = 0.

Այսպիսով, քիմիական գործընթացների ինքնաբուխության միակ չափանիշը Գիբսի (կամ Հելմհոլցի) ազատ էներգիայի փոփոխության մեծությունն է, որը որոշվում է երկու գործոնով՝ էնթալպիա և էնտրոպիա։

∆Գ= ∆Հ- Տ∆Ս ;

Δ Ֆ = ∆U- Տ∆Ս.

Քիմիական պրոցեսների մեծ մասը երկու գործոնի արդյունք է. 2) համակարգի ցանկությունը՝ հասնելու ավելի բարձր էնտրոպիայով վիճակի, որը համապատասխանում է մասնիկների ավելի պատահական դասավորությանը։

Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում, երբ մասնիկների ջերմային շարժումը դանդաղում է, գերակշռում է առաջին միտումը։

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ էնտրոպիան մեծանում է (տես նկ. 2 և 3) և սկսում է գերակշռել երկրորդ միտումը, այսինքն. համակարգի այնպիսի վիճակի հասնելու ցանկություն, որը բնութագրվում է ավելի մեծ անկարգությամբ.

Շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում ոչ մի քիմիական միացություն չի կարող գոյություն ունենալ: Այս պայմաններում ցանկացած միացություն անցնում է գազային վիճակի և քայքայվում (տարանջատվում) ազատ ատոմների, իսկ պլազմայի ջերմաստիճանում ( Տ> 10000 K) - իոնների, էլեկտրոնների և ազատ ռադիկալների մեջ, ինչը համապատասխանում է համակարգի ամենամեծ խանգարմանը և հետևաբար առավելագույն էնտրոպիային:

Որոշելու համար, թե էնթալպիայի կամ էնտրոպիայի գործոններից որոնք են որոշիչ տվյալ գործընթացի պայմաններում, կատարվում է բացարձակ արժեքների համեմատություն.

÷ ∆ Հ ÷ > ÷ Տ∆Ս÷ – որոշիչ գործոնը էթալպիա գործոնն է,

÷ ∆ Հ ÷ < ÷ Տ∆Ս÷ - որոշիչ է էնտրոպիայի գործակիցը:

Քիմիայում Գիբսի էներգիայի արժեքը առավել հաճախ օգտագործվում է, քանի որ քիմիական և կենսաբանական գործընթացների մեծ մասը տեղի է ունենում բաց ( r= rատմ) կամ փակ անոթներ մշտական ​​ճնշման տակ ( r ¹ r atm) և, հետևաբար, ապագայում, որպեսզի չկրկնվենք Δ-ի արժեքի հետ կապված Ֆ, եթե հատուկ նշված չէ, մենք գործելու ենք ∆ արժեքով Գ.

Ստանդարտ պայմաններում տեղի ունեցող aA + bB = cC + dD տիպի քիմիական գործընթացի ուղղությունը որոշելու համար Δ արժեքը Գ xp-ը կարելի է հաշվարկել Δ-ի արժեքներից Հ 0 298хр և Դ Ս 0 298xp՝ օգտագործելով 19-րդ մակարդակը: Եթե ​​գործընթացի ջերմաստիճանը Տ≠ 298 K, ապա հաշվարկն իրականացվում է ըստ հավասարման. 20.

∆Գ 0 298хр = Դ Հ 0 298хр - 298∙Դ Ս 0 298хр, (19)

∆Գ 0 Տ xp ≈ Δ Հ0 298 ժամ - ՏԴ Ս 0 298 ժ. (20)

Դ նյութերի ձևավորման համար կարող եք օգտագործել նաև ստանդարտ ջերմադինամիկ ֆունկցիաների աղյուսակներ Գ° 298 առ. Այս դեպքում Դ Գ° 298хр ռեակցիաները հաշվարկվում են Դ-ի նմանությամբ Ն° 298 xr:

∆Գ 0 298хр = [s∆ Գ 0 298obr(C) + d∆ Գ 0 298obr(D) ] – [a∆ Գ 0 298 rev(A) + v∆ Գ 0 298obr (V)]: (21)

Այսպիսով, որոշելու համար, թե տվյալ պայմաններում քիմիական պրոցեսը հնարավոր է, թե ոչ, անհրաժեշտ է որոշել, թե ինչպիսին կլինի Գիբսի կամ Հելմհոլցի էներգիաների փոփոխությունների նշանը։

Հաճախ անհրաժեշտ է որոշել այն ջերմաստիճանը, որը կոչվում է ինվերսիոն ջերմաստիճան, որի բարձր կամ ցածր ռեակցիան փոխում է իր ուղղությունը: Ինվերսիոն ջերմաստիճանը որոշվում է ռեակցիայի հավասարակշռության Δ վիճակից Գ xp = 0:

∆Գ xp = Δ Հ xp - ՏԴ Ս xp = 0 (22)

Տ inv = Δ Հ xp/D Սժ. (23)

ԽՆԴԻՐՆԵՐԻ ԼՈՒԾՄԱՆ ՕՐԻՆՆԵՐ

Որոշեք գործընթացի ինքնաբուխ առաջացման հնարավոր ուղղությունը, երբ տ= 100°C: Հաշվեք ինվերսիայի ջերմաստիճանը:

Si (k) + SiO 2 (k) = 2SiO (k)

Հաշվենք D-ի արժեքը Գ° 298 այս ռեակցիայի. Եկեք օգտագործենք աղյուսակային տվյալները

∆ Հ 0 298, կՋ/մոլ 0 -912 -438

Ս 0 298 , J/mol∙K 19 42 27

∆Ն 0 298 xp = = 36 կՋ;

∆ Ս 0 298 xp = = -7 J/K;

∆ Գ° хр = ∆ Հ 0 298 хр - Տ∆Ս 0 298 хр =36 - 373×(-7)×10 -3 = 38,6 կՋ։

Երևում է, որ արժեքը ∆ Գ° xp-ը դրական է, և 373 Կ-ի դեպքում ռեակցիան չի կարող առաջ շարժվել: Հետևաբար, SiO 2-ը կայուն է ստանդարտ պայմաններում:

Պարզելու համար, թե արդյոք SiO 2-ի անցումը SiO-ին սկզբունքորեն հնարավոր է ցանկացած այլ ջերմաստիճանում, անհրաժեշտ է հաշվարկել ինվերսիոն ջերմաստիճանը, որի դեպքում համակարգը գտնվում է թերմոդինամիկական հավասարակշռության վիճակում, այսինքն. պայմաններում, երբ ∆ Գ = 0.

Տ inv = ∆ Հ° 298 xr /∆ Ս° 298 xp = 36/(-7.10 -3)= -5143 Կ.

Բացարձակ ջերմաստիճանի սանդղակի վրա բացասական ջերմաստիճան չկա, և, հետևաբար, ոչ մի դեպքում հնարավոր չէ սիլիցիումի երկօքսիդի անցումը սիլիցիումի օքսիդի:

Fe 3 O 4 (k) + 4H 2 (g) = 3Fe (k) + 4H 2 O (գ)

∆Ն° 298 արր, կՋ/մոլ -1118 0 0 -241,8

Հեսսի օրենքի հետևության համաձայն՝ գործընթացի էթալպիայի փոփոխությունը հավասար է.

∆Ն° 298 xp = 4∆ Ն° 298 arr (H 2 O) – ∆ Ն° 298 arr (Fe 3 O 4) = 4 (-241.8) - (-1118) = 150.8 կՋ

Ռեակցիայի էթալպիայի փոփոխությունն այս դեպքում հաշվարկվում է 3 մոլ երկաթի համար, այսինքն. 3 մոլի դիմաց ∙ 56 գ/մոլ = 168 գ:

1 կգ երկաթ ստանալու ժամանակ էնթալպիայի փոփոխությունը որոշվում է հարաբերակցությամբ.

168 գ Fe - 150,8 կՋ;

1000 գ Fe - XկՋ;

Այստեղից X= 897 կՋ:

Որոշեք վերին ջերմաստիճանի սահմանը, որի դեպքում կարող է առաջանալ բարիումի պերօքսիդի ձևավորում՝ ըստ ռեակցիայի.

2BaO (k) + O 2 (g) = 2BaO 2 (k)

Բարիումի պերօքսիդի առաջացման ռեակցիայի էթալպիայի և էնտրոպիայի փոփոխություններն ունեն հետևյալ նշանակությունները.

∆Ն° 298 xp = 2∆ Ն° 298 arr (BaO 2) - (2∆ Ն° 298 arr (BaO) + ∆ Ն° 298 արր (O 2))

∆Ն° 298 хр = -634,7∙2 - (-553,9∙2 + 0) = -161,6 կՋ

∆Ս° 298 xp = 2 Ս° 298 արր (BaO 2) – (2 Ս° 298 arr (BaO) + Ս° 298 արր (O 2))

∆Ս° = 77,5∙2 – (70,5∙2 + 206) = -191 J/K = - 0,191 կՋ/Կ

Այս գործընթացի ազատ էներգիան արտահայտվում է հավասարմամբ

∆Գ° xp = -161,6 + 0,191× Տ.

Ստանդարտ պայմաններում ∆ Գ° 298хр = -161,6 + 0,191×298 = -104,68 կՋ։ ∆ Գ° 298 ժ< 0 и реакция при стандартных условиях протекать может.

Ինվերսիոն ջերմաստիճանը կարելի է գտնել ∆ հարաբերությունից Գ° = 0.

∆Գ° = -161,6 + 0,191 Տ = 0

Այստեղից Տ= - 161,6 - 0,191 = 846,07 Կ

846,07 Կ ջերմաստիճանից ցածր կարող է իրականացվել BaO 2-ի առաջացումը։

Հաշվե՛ք էնտրոպիայի փոփոխությունը 25 °C-ում 250 գ ջրի գոլորշիացման ժամանակ, եթե այս ջերմաստիճանում ջրի գոլորշիացման մոլային ջերմությունը 44,08 կՋ/մոլ է։

ԼՈՒԾՈՒՄ. Գոլորշիացման ընթացքում նյութի էնտրոպիան մեծանում է քանակով

∆Ս isp = D Ն/ Տ.

250 գ ջուրը 250 գ/18 գ/մոլ = 13,88 մոլ է։ Ուստի ջրի գոլորշիացման ջերմությունը կազմում է՝ 13,88 մոլ ∙ 44,08 կՋ/մոլ = 611,83 կՋ։

Էնտրոպիայի փոփոխությունը 250 գ ջրի գոլորշիացման ժամանակ Տ= 25 +273 = 298 K հավասար է

∆Ս isp = 611,83 / 298 = 2,05 կՋ:

ԱՆԿԱԽ ԱՇԽԱՏԱՆՔԻ ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ

CO (g) + H 2 O (g) = CO 2 (գ) + H 2 (գ)

Որոշե՛ք՝ ա) ∆ U° 298 ռեակցիաներ; բ) քանի՞ գրամ և քանի՞ լիտր CO արձագանքեց, եթե արձակվեց 14,66 կՋ ջերմություն (ն.ս.):

CH 4 (g) + 2O 2 (g) = CO 2 (գ) + 2H 2 O ( և)

Սահմանել; ա) ∆ U° 298 ռեակցիաներ; բ) Որքա՞ն ջերմություն կարձակվի 56 լիտր մեթան այրելիս (ոչ):

3. CO (g) + C1 2 (g) = COC1 2 (գ) ռեակցիայի համար, օգտագործելով աղյուսակային տվյալները, հաշվարկեք ∆. Ն° 298 ռեակցիաներ. Հաշվե՛ք՝ ա) ∆ U° 298 ռեակցիաներ; բ) քանի՞ լիտր CO արձագանքեց, եթե արտանետվի 338,13 կՋ ջերմություն (ն.ս.):

2HC1 (g) + Ca (s) = CaCl 2 (s) + H 2 (g):

5. ∆Ն° 298 մեթանի CH 4 այրումը հավասար է - 891,6 կՋ/մոլի: Հաշվե՛ք՝ ա) որքան ջերմություն կթողարկվի 1 գ մեթանի այրման ժամանակ. բ) Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 5 լիտր մեթանի այրման ժամանակ (n.o.):

6. 2Сu (tv) + 1/2O 2(g) = Cu 2 O (tv) ռեակցիայի համար, ∆Н° 298-ը -167,6 կՋ, հաշվեք՝ ա) քանի՞ լիտր թթվածին է արձագանքել, եթե արձակվել է 335. .2 կՋ ջերմությո՞ւն։ բ) ∆ U° 298 ռեակցիաներ.

7. ∆Ն° 298 ռեակցիա Cd (s) + 1/2O 2 (g) = CdO (s) -256,43 կՋ է:
Որոշե՛ք՝ ա) ∆ U° 298 ռեակցիաներ; բ) քանի՞ մոլ Cd պետք է վերցնել 628 կՋ ջերմություն ազատելու համար:

8. ∆Ն° 298 ռեակցիա 2Bi (tv) + 3/2O 2 (g) = Bi 2 O 3 (tv) -578,22 կՋ է:
Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 0,5 մոլ Bi 2 O 3 առաջանալիս:

9. Ըստ աղյուսակի արժեքների՝ ∆ Ն° 298 ռեագենտների առաջացումը հաշվարկել ∆ Ն° 298 մեթանի CH 4 և ացետիլեն C 2 H 2 այրումը, եթե այրումը շարունակվում է մինչև CO 2 (գ) և H 2 O (l): Որոշեք, թե որ գազն ունի ավելի մեծ ջերմային արժեք (կՋ/կգ):

10. Այրվել են ջրածնի, ֆոսֆորի, գրաֆիտի և մագնեզիումի հավասար զանգվածներ։ Ո՞ր դեպքում ավելի շատ ջերմություն կթողարկվի:

11. Այրվել են հավասար ծավալներով ջրածին H 2 եւ ացետիլեն C 2 H 2: Ո՞ր գործընթացում և քանի՞ անգամ կթողարկվի ավելի շատ ջերմություն, եթե ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են CO 2 (g) և H 2 O (l):

12. Նիկելի մոնօքսիդի ալյումինաջերմային վերականգնումը նկարագրվում է հավասարմամբ

3NiO (TV) + 2Al (TV) = Al 2 O 3 (TV) + 3Ni (TV)

Օգտագործելով ∆-ի արժեքները Ն° 298 նմուշ ռեակտիվներ, հաշվարկեք ∆ Ն° 298 ժ. Սահմանել.

ա) ∆ Ն° 298 ժամ կՋ-ով 1 մոլ Ni-ի դիմաց; բ) ∆ Ն° 298 ժամ կՋ-ով 1 կգ Ni-ի դիմաց;

13. Օգտագործելով աղյուսակի արժեքները, որոշեք ∆ Ն° 298 ժամ:

C 2 H 4 (g) + ZO 2 (g) = 2CO 2 (g) + 2H 2 O (l): Ինչ քանակությամբ ջերմություն կթողարկվի, եթե ռեակցիան ներառում է. ա) 14 գ էթիլեն; բ) 112 լիտր էթիլեն (n.o.).

14. Աղյուսակային տվյալների միջոցով հաշվարկեք, թե որքան ջերմություն կներծծվի 100 կգ CaC 2-ի առաջացման ժամանակ՝ ըստ CaO (s) + 3C (գրաֆիտ) = CaC 2 (s) + CO (g) ռեակցիայի:

15. Ջրածնի քլորիդի առաջացման էնթալպիան -92,5 կՋ/մոլ է։ Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 1 լիտր (ն.ս.) ջրածնի քլորի հետ փոխազդելու դեպքում:

16. Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 38 գ ածխածնի դիսուլֆիդի այրման ժամանակ CS 2 (գ) + ZO 2 (գ) = CO 2 (գ) + 2SO 2 (գ) ռեակցիայի համաձայն:

17. Սնդիկի ֆուլմինատի տարրալուծումն ընթանում է ըստ հավասարման

Hg(CNO) 2(tv) = Hg (l) +2СО (g) +N 2(g) , ∆ Ն° 298 xp = -364 կՋ: Որոշեք արտանետվող գազերի ծավալը և ջերմության քանակը 1 կգ Hg(CNO) 2-ի պայթեցման ժամանակ նորմալ պայմաններում:

18. Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 8,4 լիտր պայթեցնող գազի (O 2 և H 2 խառնուրդ 1: 2 ծավալային հարաբերակցությամբ) պայթյունի ժամանակ, եթե ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է H 2 O: (լ)?

19. Որքա՞ն ջերմություն կարձակվի, երբ ռեակցիայի արդյունքում առաջանա 1 կգ սիլիցիում

SiO 2 (TV) + 2Mg (TV) = 2MgO (TV) + Si (TV), եթե ∆ Ն° 298 xp = -292 կՋ:

20. Որքա՞ն ջերմություն կարձակվի 1 լիտր (ն.ս.) ջրածնի ֆտորի հետ փոխազդեցության ժամանակ, եթե 1 գ HF (գ) առաջացումը ուղեկցվի 13,45 կՋ ջերմության արտազատմամբ։

22. Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 8 գ CuO-ը ջրածնով կրճատելիս՝ առաջացնելով H 2 O (գ):

23. Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 112 լիտր (ն.ս.) ջրածնի և ածխածնի օքսիդի (II) հավասար ծավալներով ջրային գազի այրման ժամանակ, եթե ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է ածխածնի օքսիդ (IV) և ջրային գոլորշի։

24. Հաշվե՛ք 10 լիտր ամոնիակի (թիվ) քլորաջրածնի հետ փոխազդեցության ժամանակ արտանետվող ջերմության քանակը՝ ըստ ռեակցիայի՝ NH 3 (գ) + HCl (գ) = NH 4 Cl (s):

25. Որոշի՛ր ∆ Ն° 298 ռեակցիայի միջոցով pH 3 առաջացում

2PH 3(g) + 4O 2(g) = P 2 O 5(g) + ZN 2 O (g), եթե ∆ Ն° 298 xp = -2829,74 կՋ:

26. Հաշվի՛ր ∆ Ն° 298 սիլիցիումի երկօքսիդի առաջացում, եթե ռեակցիայի համար SiO 2 (s) + 2Mg (s) = 2MgO (s) + Si (s), ∆. Ն° 298 xp = -292 կՋ:

27. Մեթիլ սպիրտի այրման ռեակցիան ընթանում է ըստ հավասարման

CH 3 OH (l) + 3/2O 2 (գ) = CO 2 (գ) + 2H 2 O (l): Այս դեպքում 1 մոլ ալկոհոլի այրումը ուղեկցվում է 727,4 կՋ ջերմության արտանետմամբ։

28. Որոշակի քանակությամբ n-բութան C 4 H 10 (գ) այրելիս արձակվել է 12,44 կՋ ջերմություն։ Որքա՞ն n-բութան է այրվել՝ ա) գրամ; բ) լիտր, եթե ∆ Ն° 298 այս նյութի այրումը հավասար է -2882,43 կՋ/մոլ.

29. 80 գ Fe 2 O 3 (ներ) ալյումինով կրճատելիս անջատվում է 427,38 կՋ ջերմություն։ Հաշվել ∆ Ն° 298 Fe 2 O 3 (TV) ձևավորում:

30. Որոշել ∆ Ն° ZnO-ի առաջացման 298-ը, կալորիմետրային ռումբի մեջ այրվել է 3,25 գ մետաղական ցինկ, և արտանետվել է 17,47 կՋ ջերմություն: Հաշվել ∆ Ն° 298 ցինկի օքսիդացման ռեակցիաներ թթվածնով:

31. 3,6 գ մագնեզիումի այրումից ազատվել է 90,5 կՋ ջերմություն։ Հաշվել ∆ Ն° 298 MgO-ի առաջացում:

32. 11 գ պրոպանի C 3 H 8 այրումից արձակվել է 556 կՋ ջերմություն: Հաշվե՛ք C 3 H 8-ի առաջացման էնթալպիան (գ):

33. Ամոնիակի օքսիդացման ռեակցիան որոշակի պայմաններում ընթանում է 4NH 3 (g) + 3O 2 (g) = 2N 2 (g) + 6H 2 O (l) հավասարման համաձայն:

4,48 լիտր ազոտի առաջացում նու. ուղեկցվում է 153,3 կՋ ջերմության արտանետմամբ։ Հաշվել ∆ Ն° 298 քիմիական ռեակցիա. Որքա՞ն ջերմություն է արտանետվում 1 գ ամոնիակի օքսիդացման ժամանակ.

34. 1 գ FeO (սոլ) առաջացումը ուղեկցվում է 3,71 կՋ ջերմության արտազատմամբ։ Որքա՞ն ջերմություն կթողարկվի 1 մոլ Fe (ներ) թթվածնով օքսիդացման ժամանակ.

35. Հաշվի՛ր ∆ ՆՀետևյալ անցման ° 298. H 2 O (l) = H 2 O (g) հետևյալ ռեակցիաների տվյալների հիման վրա.

H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) = H 2 O (g), ∆ Ն° 298 = -242,2 կՋ,

H 2 O (l) = 1/2 O 2 (g) + H 2 (g), ∆ Ն° 298 = +286,2 կՋ:

36. Որոշի՛ր ∆ Ն° 298 օրթորոմբիկ ծծմբի անցում դեպի մոնոկլինիկ, եթե օրթորոմբի ծծմբի այրման էթալպիան -297,96 կՋ/մոլ է, ապա մոնոկլինիկ ծծմբի այրման էթալպիան՝ -300,53 կՋ/մոլ։

37. ∆Ն° 298 բյուրեղային I 2-ից և գազային Н 2-ից НI (գ) առաջացումը կազմում է 26 կՋ/մոլ, իսկ ∆. Ն° 298 HI (գ) առաջացումը գազային I 2-ից և H 2-ից հավասար է - 5,2 կՋ/մոլի: Հաշվել ∆ Ն° 298 անցում I 2 (tv) = I 2 (g):

2P (սպիտակ) + 3С1 2(g) = 2РС1 3(g) , ∆ Ն° 298 = -559,4 կՋ,
PC1 3 (g) + C1 2 (g) = PC1 5 (g), ∆ Ն° 298 = -90,50 կՋ:

39. Գտե՛ք 1 մոլ թթվածինը օզոնի վերածելու ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը, եթե 3As 2 O 3 (s) + 3 O 2 (g) = 3 As 2 O 5 (s), ∆. Ն° 298 = -1170,8 կՋ,

3As 2 O 3(tv) + 2O 3 (g) = 3 As 2 O 5(tv) , ∆ Ն° 298 = -886,2 կՋ:

40. Որոշեք 1 կգ Na 2 CO 3 (ներ) տարրալուծման ժամանակ ջերմային սպառումը Na 2 O (ներ) և CO 2 (գ) առաջացմամբ, եթե հայտնի է, որ.

Na 2 CO 3 (tv) + SiO 2 (tv) = Na 2 SiO 3 (tv) + CO 2 (g), ∆ Ն° 298 = 128,42 կՋ,
Na 2 O (tv) + SiO 2 (tv) = Na 2 SiO 3 (tv), ∆ Ն° 298 = -207,40 կՋ.

41. Օգտագործելով աղյուսակի արժեքները ∆ Գ° 298 նյութերի առաջացում, որոշել ինքնաբուխ ռեակցիաների հնարավոր ուղղությունը՝ ա) CO 2 (գ) + 2H 2 O (լ) = CH 4 (գ) + 2O 2 (գ)

բ) 2НВr (գ) + С1 2(գ) = 2НВr (գ) + Вr 2(գ):

Առանց հաշվարկներ կատարելու՝ որոշեք ∆-ի նշանը Ս° 298 ռեակցիաներ.

42. 25°C-ում օրթորոմբիկ ծծմբի էնտրոպիան 31,98 Ջ/մոլ×Կ է, իսկ մոնոկլինիկ ծծմբի էնտրոպիան = 32,59 Ջ/մոլ×Կ։ Օրթորոմբիկ և մոնոկլինիկ ծծմբի այրման էթալպիաները համապատասխանաբար կազմում են -297,32 և -297,57 կՋ/մոլ: Որոշեք ∆ Գ° 298 ժամ:

S (ադամանդ) = S (մոնոկլ): Ծծմբի ո՞ր փոփոխությունն է ավելի կայուն տվյալ ջերմաստիճանում:

43. Որոշեք, թե արդյոք այս ռեակցիան կարող է առաջ շարժվել ստանդարտ պայմաններում

Fe 3 O 4 (tv) + 4H 2 (G) = 3Fe (TV) + 4H 2 O (g)?

44. Սինթեզի գազի (ածխածնի օքսիդի (IV) և ջրածնի խառնուրդ) արտադրությունն իրականացվում է CH 4 (g) + H 2 O (g) = CO (g) + ZH 2 (գ) ռեակցիայի միջոցով: Սահմանել.

ա) այս ռեակցիան էկզո- կամ էնդոթերմիկ է.

բ) ռեակցիայի ընթացքում էնտրոպիան մեծանում կամ նվազում է.

գ) ստանդարտ պայմաններում ի՞նչ ուղղությամբ է ընթանում ռեակցիան ինքնաբերաբար:

45. Ի՞նչ ուղղությամբ կշարունակվի 2NO 2 (g) = N 2 O 4 (g) ռեակցիան ինքնաբերաբար ստանդարտ պայմաններում և ժամը.

ջերմաստիճանը +227°С. Ո՞ր գործոնը՝ էնթալպիան, թե էնտրոպիան, որոշիչ կլինի ցածր և բարձր ջերմաստիճաններում:

46. ​​Ի՞նչ ուղղությամբ կշարունակվի այս ռեակցիան ինքնաբերաբար +1027°C ջերմաստիճանում:

CO (g) + H 2 O (g) = CO 2 (գ) + H 2 (գ):

Ո՞ր գործոնը՝ էնթալպիան, թե էնտրոպիան, որոշիչ կլինի ցածր և բարձր ջերմաստիճաններում:

48. Հաշվե՛ք, թե ինչ ջերմաստիճանում է սկսվում n-բուտանի ճեղքման ռեակցիան ըստ C 4 H 10 (g) = C 2 H 6 (g) ռեակցիայի: + C 2 H 4 (գ): Արդյո՞ք էնթալպիան կամ էնտրոպիայի գործոնը որոշվում է ցածր և բարձր ջերմաստիճաններում:

49. Ռեակցիայի թերմոդինամիկական տվյալների հիման վրա

6C (գրաֆիտ) + 6H 2 (g) = C 6 H 12 (g) որոշել.

ա) ո՞ր ուղղությամբ կշարունակվի այս ռեակցիան ինքնաբերաբար 298 Կ ջերմաստիճանում:

բ) արդյո՞ք էթալպիան կամ էնտրոպիայի գործոնը որոշիչ կլինի այս պայմաններում:

գ) արդյո՞ք ջեռուցումը կամ հովացումը կնպաստեն ավելի ամբողջական առաջընթացի:

50. Հետևյալ ռեակցիաներում մասնակիցների թերմոդինամիկական մեծությունների աղյուսակային արժեքների համաձայն.

C (գրաֆիտ) + 2H 2 (գ) = CH 4 (գ),

2C (գրաֆիտ) + 2H 2 (գ) = C 2 H 4 (գ),

2C (գրաֆիտ) + H 2 (գ) = C 2 H 2 (գ),

սահմանել:

ա) ածխաջրածիններից որը կարելի է ստանալ սինթեզով պարզ նյութերից ստանդարտ պայմաններում.

բ) ածխաջրածիններից որն է կարող սինթեզվել բարձր ջերմաստիճաններում.

գ) ո՞ր ածխաջրածինն է առավել դիմացկուն տարրալուծման նկատմամբ 298 Կ.

51. Գրի՛ր ածխաջրածինների արտադրության ռեակցիայի հավասարումները.

CH 4 (գ), C 2 H 6 (գ), C 3 H 8 (գ), C 4 H 10 (գ), C 5 H 12 (գ) և C 6 H 14 (գ) պարզ նյութերից

(գրաֆիտ և ջրածին) և օգտագործեք թերմոդինամիկական մեծությունների աղյուսակային արժեքները՝ հարցերին պատասխանելու համար.

ա) հնարավո՞ր է սինթեզել այդ նյութերը ստանդարտ պայմաններում:

բ) ինչպե՞ս է փոխվում ածխաջրածինների կայունությունը այս շարքում:

գ) ո՞ր ռեակցիայի դեպքում էնտրոպիայի փոփոխությունն առավել մեծ կլինի:

դ) ինչպե՞ս կազդի ջերմաստիճանի բարձրացումը այդ նյութերի ստացման հնարավորության վրա:

52. Արդյո՞ք ջրածնի սուլֆիդի և թթվածնի խառնուրդը քիմիապես կայուն կլինի տ= 25 °C և գազի մասնակի ճնշումը հավասար է 1 ատմ, եթե փոխազդեցությունը հնարավոր է ռեակցիայի միջոցով.

2H 2 S (g) + O 2 (g) = 2H 2 O (g) + 2S (ռոմբ):

53. Հաշվե՛ք այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում թթվածնի և քլորի օքսիդացման հզորությունը կլինի նույնը 4HC1 (գ) + O 2 (գ) = 2H 2 O (գ) + 2C1 2 (գ): Ո՞ր գազը (O 2 կամ C1 2) ավելի ուժեղ օքսիդացնող հատկություն կցուցաբերի ցածր ջերմաստիճաններում: Արդյո՞ք էթալպիան կամ էնտրոպիայի գործոնը որոշիչ կլինի բարձր և ցածր ջերմաստիճաններում:

54. Ռեակցիայի թերմոդինամիկական տվյալների հիման վրա

ZnO (պինդ) + C (գրաֆիտ) = Zn + CO (g) որոշում են.

ա) հնարավո՞ր է ստանդարտ պայմաններում նվազեցնել ZnO-ը:

բ) ջերմաստիճանի բարձրացումը կամ նվազումը կնպաստի՞ այս ռեակցիայի ավելի խորը առաջացմանը:

գ) ո՞ր ջերմաստիճանում Zn-ի և C-ի (գրաֆիտ) վերականգնող ակտիվությունը նույնը կլինի.

դ) ինչո՞վ է պայմանավորված էնտրոպիայի փոփոխությունը ռեակցիայի ընթացքում:

55. Օգտագործելով թերմոդինամիկական մեծությունների աղյուսակային արժեքները, հաշվարկեք այն ջերմաստիճանը, որում սկսվում է մեթանի պիրոլիզը՝ ըստ ռեակցիայի.

2CH 4 (գ) = C 2 H 4 (գ) + 2 H 2 (գ):

Ո՞ր գործոնը՝ էնթալպիան, թե էնտրոպիան, է որոշիչ ցածր և բարձր ջերմաստիճաններում այս ռեակցիայի առաջացման ուղղությամբ։

56. Ռեակցիաների համար.

ZnS (պինդ) + 2HC1 (l) = H 2 S (g) + ZnCl 2 (p), ∆ Գ° 298 xp = -462,6 կՋ,

РbS (s) + 2НС1 (l) = H 2 S (g) + РbС1 2(р), ∆ Գ° 298 xp = +31,0 կՋ:

նշեք, թե սուլֆիդներից որը կարող է լուծվել նոսր աղաթթվի մեջ:

57. Հիմնվելով հետեւյալ տվյալների վրա.

P (սպիտակ) + 3/2Сl 2(g) = PСl 3(g), ∆ Գ° 298 xp = -286,68 կՋ,

P (սպիտակ) + 5/2С1 2 (գ) = PC1 5 (գ), ∆ Գ° 298 xp = -325,10 կՋ:

պատասխանել հարցերին.

ա) հնարավո՞ր է ստանդարտ պայմաններում սինթեզել ֆոսֆորի քլորիդները պարզ նյութերից:

6) ջերմաստիճանի բարձրացումը կամ նվազումը կնպաստի՞ ավելի խորը ռեակցիաների:

գ) ո՞ր ֆոսֆորի քլորիդն է ավելի դիմացկուն քայքայման նկատմամբ.

58. Δ-ի արժեքների հիման վրա Գ° 298 xp հետևյալ ռեակցիաների համար.

Fe(OH) 2(tv) + l/4O 2(g) + 1/2H 2 O (l) = Fe(OH) 3 (tv), ∆ Գ° 298 xp = -92,18 կՋ,

Co(OH) 2 (tv) + 1/4O 2 (g) + 1/2H 2 O (l) = Co(OH) 3 (tv), ∆ Գ° 298 = -23,68 կՋ,

Ni(OH) 2 (sol) + 1/4O 2 (g) + 1/2H 2 O (l) = Ni(OH) 3 (sol) , ∆ Գ° 298 = +22,88 կՋ

սահմանել:

ա) յուրաքանչյուր տարրի հիդրօքսիդներից (II) կամ (III) որն է ավելի կայուն ստանդարտ պայմաններում.

բ) հիդրօքսիդներից որն է (III) ավելի կայուն սբ. պայմանական;

գ) հիդրօքսիդներից որն է (II) առավել դիմացկուն օքսիդացման նկատմամբ.

դ) օքսիդացման ինչպիսի՞ վիճակ (+2 կամ +3) է առավել բնորոշ Fe, Co, Ni-ին ք. փոխակերպում

59. Առկա տվյալների հիման վրա.

C (գրաֆիտ) + 2F 2 (g) = CF 4 (g) , ∆ Գ° 298 xp = -636,04 կՋ,

C (գրաֆիտ) +2 Cl 2 (g) = CCl 4 (g), ∆ Գ° 298 xp = -60,63 կՋ,

C (գրաֆիտ) +2 Br 2(l) = CBr 4(g) , ∆ Գ° 298 xp = 66,94 կՋ,

C (գրաֆիտ) + 2I 2(tv) = CI 4(g) ∆ Գ° 298 xp = 124,86 կՋ,

որոշել՝ ա) պարզ նյութերից ածխածնի տետրահալիդներ ստանալու հնարավորությունը ք. բ) ածխածնի նկատմամբ հալոգենների մերձեցման աստիճանի փոփոխություն. գ) տետրահալիդներից որն է առավել կայուն st.conv.

60. Գրի՛ր ∆-ի աղյուսակային արժեքներին համապատասխան ռեակցիայի հավասարումները Գ° 298 նմուշային հիդրիդներ (H 2 E) VI խմբի տարրերի (O, S, Se, Te) և կատարեք հետևյալ եզրակացությունները.

ա) ինչպես է փոխվում այս տարրերի քիմիական ակտիվությունը ջրածնի նկատմամբ.

բ) հնարավո՞ր է այս հիդրիդները սինթեզել պարզ նյութերից ք. պայմանական;

գ) այս ռեակցիաներից ո՞ր դեպքում էնտրոպիայի փոփոխությունն ամենամեծ կլինի:

61. Գրի՛ր ∆-ի աղյուսակային արժեքներին համապատասխան ռեակցիայի հավասարումները Գ° 298 ջրածնի հալոգենիդների նմուշ և արեք հետևյալ եզրակացությունները.

ա) հնարավո՞ր է այս միացությունները սինթեզել պարզ նյութերից ք. պայմանական;

բ) ինչպես է փոխվում ջրածնի հալոգենիդների հարաբերական կայունությունը ստացիոնար պայմաններում.

գ) հալոգեններից որն է ցուցաբերում ամենաուժեղ օքսիդացնող հատկությունը, իսկ ջրածնի հալոգենիդներից որն է վերականգնող հատկություն.

դ) ո՞ր ռեակցիայի դեպքում էնտրոպիայի փոփոխությունն առավել մեծ կլինի:

62. Հիմնվելով VI(B) խմբի տարրերի օքսիդների հետեւյալ տվյալների վրա

CrO 3 MoO 3 WO 3

∆Գ° 298r, կՋ/մոլ -507 -679 -763

եզրակացություն արեք, թե ինչպես է փոխվում այս տարրերի ավելի բարձր օքսիդների կայունությունը ք.

63. Հիմք ընդունելով Mn, Tc, Re միացությունների հետևյալ տվյալները

Mn 2 O 7 Tc 2 O 7 Re 2 O 7

∆Գ° 298 arr, կՋ / մոլ -545 -939 -1068

եզրակացություն արեք ավելի բարձր օքսիդների հարաբերական կայունության մասին դ- VII խմբի տարրեր.

64. Ռեակցիաների համար HClO (p) = HCl (p) +1/20 2(g), ∆. Գ° 298 = -51,5 կՋ,

НВrО (р) =НВr (р) +1/20 2(g) , ∆ Գ° 298 = -21,8 կՋ,

НИО (р) =НI (р) +1/20 2(գ) , ∆ Գ° 298 = + 47,8 կՋ ցույց տվեք՝ ա) ո՞ր թթունն է լինելու առավել կայուն.

65. Որոշեք, թե CO 2, N 2 O 5 կամ SO 3 օքսիդներից որն է ավելի մեծ չափով թթվային հատկություն ցուցաբերում.

Գ° 298 xp = -134,0 կՋ,

CaO (tv) + N 2 O 5 (g) = Ca (NO 3) 2 (tv) ∆ Գ° 298 xp = -272.0 կՋ,

CaO (tv) + SO 3 (g) = CaSO 4 (tv) , ∆ Գ° 298 xp = -348,0 կՋ:

66. Օքսիդներից ո՞րն է՝ Na 2 O, CaO կամ MgO, ավելի ուժեղ հիմնական հատկություններ.

CaO (tv) + CO 2 (g) = CaCO 3 (tv), ∆ Գ° 298 xp = -134,0 կՋ,

MgO (tv) + CO 2 (g) = MgCO 3 (tv) , ∆ Գ° 298 xp = -67,0 կՋ,

Na 2 O (tv) + CO 2 (g) = Na 2 CO 3 (tv), ∆ Գ° 298 xp = -277,0 կՋ

67. Ռեակցիաների համար.

Al 2 O 3 (tv) + 3SO 3 (g) = Al 2 (SO 4) 3 (tv), ∆ Գ° 298 xp = -380,5 կՋ,
ZnO (tv) + SO 3 (g) = ZnSO 4 (tv) , ∆ Գ° 298 xp = -188,5 կՋ

նշեք, թե որ օքսիդն է ավելի ուժեղ հիմնական հատկություններ ցուցաբերում

68. Արձագանքների հիման վրա.

A1 2 O 3(tv) + 3SO 3(g) = Al 2 (SO 4) 3(tv), ∆ Գ° 298 xp = -380,5 կՋ,

A1 2 O 3 (tv) + Na 2 O (tv) = 2NaAlO 2 (tv) , ∆ Գ° 298 xp = -199.0 կՋ ցույց են տալիս.

ա) A1 2 O 3-ի բնույթը (հիմնական, ամֆոտերային կամ թթվային).

բ) ո՞ր կերպարն է (թթվային, թե հիմնային) ավելի արտահայտված.

69.Δ-ի արժեքի հիման վրա Գ

2Rb (TV) + 1/2O 2 (g) = Rb 2 O (TV),

2Ag (TV) +1/2O 2 (g) = Ag 2 O (TV),

ա) ռուբիդիումը կամ արծաթը ավելի մեծ կապ ունեն թթվածնի նկատմամբ.

բ) օքսիդներից որն է ավելի կայուն.

70. Δ-ի արժեքի հիման վրա Գ° 298 հետևյալ գործընթացների համար.

GeO 2(tv) + Ge (tv) = 2GeO (tv) , ∆ Գ° 298 xp = 41,9 կՋ,

SnO 2(tv) + Sn (tv) = 2SnO (tv) , ∆ Գ° 298 xp = 6,3 կՋ,

PbO 2(tv) + Pb (tv) = 2PbO (tv) , ∆ Գ° 298 xp = -158,8 կՋ, նշեք.

ա) առաջընթաց ուղղությամբ առաջացող ռեակցիաների հնարավորությունը.

բ) այս տարրերի առավել բնորոշ օքսիդացման վիճակը.

71. Հիմնվելով հետեւյալ տվյալների վրա.

Рb (tv) + F 2(g) = PbF 2(tv) , ∆ Գ° 298 xp = -620,5 կՋ,

Рb (tv) + С1 2(g) = РbС1 2(tv) , ∆ Գ° 298 xp = -314,4 կՋ,

Pb (tv) + Br 2(l) = PbBr 2(tv) , ∆ Գ° 298 xp = -260,78 կՋ,

Рb (tv) + I 2(tv) = РbI 2(tv) , ∆ Գ° 298 xp = -174,01 կՋ

պատասխանել հետևյալ հարցերին.

ա) հնարավո՞ր է կապարի հալոգենիդներ սինթեզել պարզ նյութերից:
բ) հալոգեններից որն է առավել ուժեղ օքսիդացնող հատկություն ցուցաբերում.
գ) հալոգենիդներից որն է առավել դիմացկուն տարրալուծման նկատմամբ.
դ) ո՞ր ռեակցիայի դեպքում էնտրոպիայի փոփոխությունը կլինի ամենափոքրը:
72. Տրված է ∆ Գ° 298 o6 p (կՋ/մոլ) կալիումի և պղնձի հալոգենիդներ.
КF (TV) -534.2 CuF (TV) - 231.3

KS1 (պինդ) -408.5 CuCl (solv) -119.4

KBr (TV) -379.6 CuBr (TV) -102.2

KI (TV) - 322.6 CuI (TV) -71.2

Գրեք այս արժեքներին համապատասխան հալոգենիդների առաջացման ռեակցիայի հավասարումները և ստանդարտ պայմանների համար արեք հետևյալ եզրակացությունները.

ա) հնարավո՞ր է այս հալոգենիդները սինթեզել պարզ նյութերից:

բ) ինչպե՞ս է փոխվում կալիումի և պղնձի հալոգենիդների հարաբերական կայունությունը:

գ) արդյո՞ք կալիումը կամ պղինձն ավելի ուժեղ վերականգնող հատկություն ունեն:

դ) հալոգեններից որն ունի ավելի ուժեղ օքսիդացնող հատկություն.

ե) հալոգենիդներից որն ունի ավելի ուժեղ վերականգնող հատկություն.

73. Հիմնվելով հետեւյալ տվյալների վրա.

Mg (TV) + 1/2O 2 (g) + H 2 O (l) = Mg (OH) 2 (TV), ∆ Գ° 298 xp = -598 կՋ,

Cu (TV) + 1/2O 2 (g) + H 2 O (l) = Cu (OH) 2 (TV), ∆ Գ° 298 xp = -120 կՋ,

Au (s) + 3/4O 2 (g) +3/2H 2 O (l) = Au(OH) 3(s), ∆ Գ° 298 xp = 66 կՋ

սահմանել:

ա) ո՞ր մետաղներն են ընդունակ օքսիդացման ստանդարտ պայմաններում.

բ) հիդրօքսիդներից որն է առավել կայուն.

գ) ո՞ր մետաղն է ամենահզոր վերականգնող նյութը:

74. Վերահաշվարկեք ∆ Գ° 298 xp 1 օքսիդի համարժեքի համար.

Na 2 O (tv) + H 2 O (l) = NaOH (tv), ∆ Գ° 298 xp = -147,61 կՋ,

MgO (s) + H 2 O (l) = Mg (OH) 2 (s), ∆ Գ° 298 xp = -27,15 կՋ,

A1 2 O 3 (tv) + ZN 2 O (l) = 2A1 (OH) 3 (tv), ∆ Գ° 298 xp = 18,27 կՋ

և որոշել, թե որ օքսիդն ունի ամենաուժեղ հիմնական հատկությունները:

75. Տրված է ∆ Գ° 298 o6 p մետաղական յոդիդներ:

NaI MgI 2 A1I 3

∆Գ° 298 o6 p (կՋ / մոլ) -285 -360 -314

Գրե՛ք յոդիդների առաջացման ռեակցիայի հավասարումները, վերահաշվե՛ք ∆ Գ° 298 arr 1 համարժեք միացության համար և կատարեք հետևյալ եզրակացությունները.

ա) ինչպես է փոխվում յոդիդների դիմադրությունը տաքացմանը տվյալ շարքում.

բ) ինչպե՞ս է փոխվում դրանց համապատասխան մետաղների վերականգնողական ակտիվությունը.

76. Տրված է ∆ Գ° 298 o6 p միացումներ r- V խմբի տարրեր ջրածնով

∆Գ° 298 o6 p (կՋ / մոլ) -17 13,39 156

Գրեք այս արժեքներին համապատասխան միացությունների առաջացման ռեակցիայի հավասարումները և արեք հետևյալ եզրակացությունները.

ա) ինչպես է փոխվում այս միացությունների կայունությունը.

բ) ինչպե՞ս է փոխվում տվյալների օքսիդացման հզորությունը: r- տարրեր;

գ) ինչպե՞ս է փոխվում միացությունների վերականգնող հատկությունը այս շարքում:

77. Տրված է ∆ Գ° 298 o6 p ոչ մետաղական միացություններ

PH 3 (գ) H 2 S (գ) HC1 (գ)

∆Գ° 298 o6 p (կՋ / մոլ) 13.39 -34 -96

Գրի՛ր այս միացությունների առաջացման ռեակցիայի հավասարումները և եզրակացություն արի՛ր՝ ինչպե՞ս է փոխվում այս ջրածնի միացությունների կայունությունը։

78. Էնտրոպիայի փոփոխությունը 1 մոլ CH 3 COOH հալելիս հավասար է

40.2 Ջ/մոլ×Կ. Թթվի հալման կետը 16,6°C է։ Հաշվե՛ք միաձուլման ջերմությունը J/g-ով և J/mol-ով:

79. Լիթիումից ազոտի էնտրոպիան փոխվում է հետեւյալ կերպ.

Li (sol) Be (sol) B (sol) C (ադամանդ) N 2 (գ)

Ս° 298 (J/mol∙K) 28.07 9.55 5.87 2.83 191.5

դ, գ/սմ 3 20°C-ում 0,534 1,848 2,340 3,515 -

Բացատրեք, թե ինչու է էնտրոպիան սկզբում նվազում, իսկ ազոտինը՝ կտրուկ աճում։

80. Ո՞րն է էնտրոպիայի փոփոխությունը ( Ս° 298) հետևյալ փուլային անցումներում.

ա) 1 մոլ բենզոլ C 6 H 6 հալելիս, եթե տ pl = 5,49°С և ∆ Ն°pl = 126,54 Ջ/գ.

բ) 1 մոլ ալյումինի հալման ժամանակ հալման կետում տ pl = = 660°С, եթե ∆ Ն°pl = 10,43 կՋ/մոլ?

գ) 2 մոլ էթիլ քլորիդ C 2 H 5 CI գոլորշիացման ժամանակ, եթե. տ kip = = 14,5 ° C , և ∆ Ն° isp = 377,1 Ջ/գ.

դ) եռման կետում 2 մոլ հեղուկ թթվածնի գոլորշիացման ժամանակ, եթե

տ kip = -I93°C, a ∆ Ն° isp = 6829,7 Ջ/մոլ.

ե) 25°C-ում 1,1 մոլ ջրի գոլորշիացման ժամանակ, եթե այս ջերմաստիճանում գոլորշիացման մոլային ջերմությունը ∆ է. Ն° isp = 44,08 կՋ/մոլ.

զ) 1 գ քվարցի (SiO 2) β-ից α-մոդիֆիկացիայի անցման ժամանակ. տ= 573°C, եթե ∆ Ն° անցումը հավասար է 7,54 կՋ/մոլի;

է) 1 մոլ անտիմոնը հալեցնելիս, եթե տ pl = 630°С, և ∆ Ն°pl = =20,11 կՋ/մոլ?

ը) 100 գ նատրիումի քլորիդը հալեցնելիս, երբ տ= 800 °C, եթե ∆ Ն°pl = 30251 Ջ/մոլ?
թ) 1 մոլ սառույցը հալեցնելիս, երբ տ° հալման, եթե ∆ Ն°pl = = 335,2 Ջ/գ.

ժ) 0,05 կգ կապար հալեցնելիս, եթե տ pl =327,4°C, և ∆ Ն°pl = =23,04 J/g?

լ) 25°C-ում 1000 գ ջրի գոլորշիացման ժամանակ, եթե այս ջերմաստիճանում գոլորշիացման մոլային ջերմությունը ∆ է. Ն° isp = 44,08 կՋ/մոլ?

82. Բրոմոբենզոլի գոլորշիացման ջերմությունը ժամը Տ= 429,8 K-ը հավասար է 241 Ջ/գ-ի: Որոշեք ∆ Ս° 1,25 մոլ բրոմբենզոլի գոլորշիացման ժամանակ:

83. Էնտրոպիայի փոփոխությունը 100 գ պղինձը հալեցնելիս կազմում է 1,28 Ջ/Կ։ Հաշվե՛ք պղնձի միաձուլման հատուկ ջերմությունը, եթե նրա հալման կետը 1083°C է։

ԼԱԲՈՐԱՏՈՐԻԱՅԻ ԱՇԽԱՏԱՆՔ «ՋԵՐՄՈՔԻՄԻԱ» ԹԵՄԱ.

ՔԻՄԻԱԿԱՆ ՌԵԱԿՑԻԱՆԵՐ

Բոլոր ինքնաբուխ գործընթացները միշտ ուղեկցվում են համակարգի էներգիայի նվազմամբ։

Այսպիսով, ցանկացած համակարգում գործընթացի ինքնաբուխ առաջացման ուղղությունը որոշվում է ավելի ընդհանուր սկզբունքով՝ նվազագույն ազատ էներգիայի սկզբունքով։

Փակ համակարգերում տեղի ունեցող գործընթացները բնութագրելու համար ներդրվել են նոր թերմոդինամիկ վիճակի գործառույթներ. Գիբսի ազատ էներգիա

∆Գ = ∆Հ - Տ∆Ս(r, Տ= const);(17)

բ) Հելմհոլցի ազատ էներգիա

∆Ֆ = ∆U - Տ∆Ս(Վ,Տ= const):(18)

Գիբսի և Հելմհոլցի էներգիաները չափվում են կՋ/մոլ միավորներով:

Ազատ էներգիան էներգիայի հենց այն մասն է, որը կարող է վերածվել աշխատանքի (տես հավասարումը 10): Դա հավասար է առավելագույն աշխատանքին, որը կարող է անել համակարգը ∆Գ = - ԱՄաքս.

Իրական պայմաններում ԱՄաքսերբեք չի ստացվում, քանի որ էներգիայի մի մասը ցրվում է շրջակա միջավայր ջերմության, ճառագայթման տեսքով, ծախսվում է շփման հաղթահարման վրա և այլն, ինչը հաշվի է առնվում արդյունավետության ներդրմամբ։

Այսպիսով, 1) միայն այն գործընթացները, որոնք հանգեցնում են համակարգի ազատ էներգիայի նվազմանը, կարող են տեղի ունենալ ինքնաբերաբար. 2) համակարգը հասնում է հավասարակշռության, երբ ազատ էներգիայի փոփոխությունը դառնում է զրո:

Գիբսի (Հելմհոլցի) ֆունկցիայի կամ ազատ էներգիայի փոփոխությունների հաշվարկը թույլ է տալիս միանշանակ եզրակացություններ անել տվյալ պայմաններում քիմիական ռեակցիաների ինքնաբերաբար տեղի ունենալու ունակության մասին։

Ինքնաբուխ պրոցեսների առաջացումը միշտ ուղեկցվում է համակարգի ազատ էներգիայի նվազմամբ (Դ Գ< 0 или DՖ< 0).

Թերմոդինամիկորեն արգելված, հավասարակշռության և ինքնաբուխ քիմիական գործընթացներին համապատասխանող էներգիայի դիագրամները ներկայացված են նկ. 4-ում:

Δ Գ, կՋ/մոլ

Ապրանք ∆ Գ> 0

թերմոդինամիկորեն

Արգելված գործընթաց

Արտադրանք

Հղ. հավասարակշռություն ∆ Գ= 0

Արտադրանք

∆Գ< 0

Ինքնաբուխ գործընթաց

ռեակցիայի կոորդինատ X

Բրինձ. 4. Թերմոդինամիկորեն արգելված, հավասարակշռության և ինքնաբուխ քիմիական գործընթացների էներգետիկ դիագրամներ.

Փակ համակարգում թերմոդինամիկական հավասարակշռության պայմանները տարբեր գործընթացների պայմաններում են.

Իզոբարային-իզոթերմային ( r= const, Տ= const): Դ Գ= 0,

Իզոխորիկ-իզոթերմային ( Վ= const, Տ= const): Դ Ֆ = 0.

Այսպիսով, քիմիական գործընթացների ինքնաբուխության միակ չափանիշը Գիբսի (կամ Հելմհոլցի) ազատ էներգիայի փոփոխության մեծությունն է, որը որոշվում է երկու գործոնով՝ էնթալպիա և էնտրոպիա։

∆Գ= ∆Հ- Տ∆Ս ;

Δ Ֆ = ∆U- Տ∆Ս.

Քիմիական պրոցեսների մեծ մասը երկու գործոնի արդյունք է. 2) համակարգի ցանկությունը՝ հասնելու ավելի բարձր էնտրոպիայով վիճակի, որը համապատասխանում է մասնիկների ավելի պատահական դասավորությանը։

Ցածր ջերմաստիճանի դեպքում, երբ մասնիկների ջերմային շարժումը դանդաղում է, գերակշռում է առաջին միտումը։

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ էնտրոպիան մեծանում է (տես նկ. 2 և 3) և սկսում է գերակշռել երկրորդ միտումը, այսինքն. համակարգի այնպիսի վիճակի հասնելու ցանկություն, որը բնութագրվում է ավելի մեծ անկարգությամբ.

Շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում ոչ մի քիմիական միացություն չի կարող գոյություն ունենալ: Այս պայմաններում ցանկացած միացություն անցնում է գազային վիճակի և քայքայվում (տարանջատվում) ազատ ատոմների, իսկ պլազմայի ջերմաստիճանում ( Տ> 10000 K) - իոնների, էլեկտրոնների և ազատ ռադիկալների մեջ, ինչը համապատասխանում է համակարգի ամենամեծ խանգարմանը և հետևաբար առավելագույն էնտրոպիային:

Որոշելու համար, թե էնթալպիայի կամ էնտրոպիայի գործոններից որոնք են որոշիչ տվյալ գործընթացի պայմաններում, կատարվում է բացարձակ արժեքների համեմատություն.

÷ ∆ Հ ÷ > ÷ Տ∆Ս÷ – որոշիչ գործոնը էթալպիա գործոնն է,

÷ ∆ Հ ÷ < ÷ Տ∆Ս÷ - որոշիչ է էնտրոպիայի գործակիցը:

Քիմիայում Գիբսի էներգիայի արժեքը առավել հաճախ օգտագործվում է, քանի որ քիմիական և կենսաբանական գործընթացների մեծ մասը տեղի է ունենում բաց ( r= rատմ) կամ փակ անոթներ մշտական ​​ճնշման տակ ( r ¹ r atm) և, հետևաբար, ապագայում, որպեսզի չկրկնվենք Δ-ի արժեքի հետ կապված Ֆ, եթե հատուկ նշված չէ, մենք գործելու ենք ∆ արժեքով Գ.

Ստանդարտ պայմաններում տեղի ունեցող aA + bB = cC + dD տիպի քիմիական գործընթացի ուղղությունը որոշելու համար Δ արժեքը Գ xp-ը կարելի է հաշվարկել Δ-ի արժեքներից Հ 0 298хр և Դ Ս 0 298xp՝ օգտագործելով 19-րդ մակարդակը: Եթե ​​գործընթացի ջերմաստիճանը Տ≠ 298 K, ապա հաշվարկն իրականացվում է ըստ հավասարման. 20.

∆Գ 0 298хр = Դ Հ 0 298хр - 298∙Դ Ս 0 298хр, (19)

∆Գ 0 Տ xp ≈ Δ Հ0 298 ժամ - ՏԴ Ս 0 298 ժ. (20)

Դ նյութերի ձևավորման համար կարող եք օգտագործել նաև ստանդարտ ջերմադինամիկ ֆունկցիաների աղյուսակներ Գ° 298 առ. Այս դեպքում Դ Գ° 298хр ռեակցիաները հաշվարկվում են Դ-ի նմանությամբ Ն° 298 xr:

∆Գ 0 298хр = [s∆ Գ 0 298obr(C) + d∆ Գ 0 298obr(D) ] – [a∆ Գ 0 298 rev(A) + v∆ Գ 0 298obr (V)]: (21)

Այսպիսով, որոշելու համար, թե տվյալ պայմաններում քիմիական պրոցեսը հնարավոր է, թե ոչ, անհրաժեշտ է որոշել, թե ինչպիսին կլինի Գիբսի կամ Հելմհոլցի էներգիաների փոփոխությունների նշանը։

Հաճախ անհրաժեշտ է որոշել այն ջերմաստիճանը, որը կոչվում է ինվերսիոն ջերմաստիճան, որի բարձր կամ ցածր ռեակցիան փոխում է իր ուղղությունը: Ինվերսիոն ջերմաստիճանը որոշվում է ռեակցիայի հավասարակշռության Δ վիճակից Գ xp = 0:

∆Գ xp = Δ Հ xp - ՏԴ Ս xp = 0 (22)

Տ inv = Δ Հ xp/D Սժ. (23)

ԽՆԴԻՐՆԵՐԻ ԼՈՒԾՄԱՆ ՕՐԻՆՆԵՐ

Որոշեք գործընթացի ինքնաբուխ առաջացման հնարավոր ուղղությունը, երբ տ= 100°C: Հաշվեք ինվերսիայի ջերմաստիճանը:

Si (k) + SiO 2 (k) = 2SiO (k)

Հաշվենք D-ի արժեքը Գ° 298 այս ռեակցիայի. Եկեք օգտագործենք աղյուսակային տվյալները

∆ Հ 0 298, կՋ/մոլ 0 -912 -438

Ս 0 298 , J/mol∙K 19 42 27

∆Ն 0 298 xp = = 36 կՋ;

∆ Ս 0 298 xp = = -7 J/K;

∆ Գ° хр = ∆ Հ 0 298 хр - Տ∆Ս 0 298 хр =36 - 373×(-7)×10 -3 = 38,6 կՋ։

Երևում է, որ արժեքը ∆ Գ° xp-ը դրական է, և 373 Կ-ի դեպքում ռեակցիան չի կարող առաջ շարժվել: Հետևաբար, SiO 2-ը կայուն է ստանդարտ պայմաններում:

Պարզելու համար, թե արդյոք SiO 2-ի անցումը SiO-ին սկզբունքորեն հնարավոր է ցանկացած այլ ջերմաստիճանում, անհրաժեշտ է հաշվարկել ինվերսիոն ջերմաստիճանը, որի դեպքում համակարգը գտնվում է թերմոդինամիկական հավասարակշռության վիճակում, այսինքն. պայմաններում, երբ ∆ Գ = 0.

Տ inv = ∆ Հ° 298 xr /∆ Ս° 298 xp = 36/(-7.10 -3)= -5143 Կ.

Բացարձակ ջերմաստիճանի սանդղակի վրա բացասական ջերմաստիճան չկա, և, հետևաբար, ոչ մի դեպքում հնարավոր չէ սիլիցիումի երկօքսիդի անցումը սիլիցիումի օքսիդի:

Fe 3 O 4 (k) + 4H 2 (g) = 3Fe (k) + 4H 2 O (գ)

∆Ն° 298 արր, կՋ/մոլ -1118 0 0 -241,8

Հեսսի օրենքի հետևության համաձայն՝ գործընթացի էթալպիայի փոփոխությունը հավասար է.

∆Ն° 298 xp = 4∆ Ն° 298 arr (H 2 O) – ∆ Ն° 298 arr (Fe 3 O 4) = 4 (-241.8) - (-1118) = 150.8 կՋ

Ռեակցիայի էթալպիայի փոփոխությունն այս դեպքում հաշվարկվում է 3 մոլ երկաթի համար, այսինքն. 3 մոլի դիմաց ∙ 56 գ/մոլ = 168 գ:

1 կգ երկաթ ստանալու ժամանակ էնթալպիայի փոփոխությունը որոշվում է հարաբերակցությամբ.

168 գ Fe - 150,8 կՋ;

1000 գ Fe - XկՋ;

Այստեղից X= 897 կՋ:

Որոշեք վերին ջերմաստիճանի սահմանը, որի դեպքում կարող է առաջանալ բարիումի պերօքսիդի ձևավորում՝ ըստ ռեակցիայի.

2BaO (k) + O 2 (g) = 2BaO 2 (k)

Բարիումի պերօքսիդի առաջացման ռեակցիայի էթալպիայի և էնտրոպիայի փոփոխություններն ունեն հետևյալ նշանակությունները.

∆Ն° 298 xp = 2∆ Ն° 298 arr (BaO 2) - (2∆ Ն° 298 arr (BaO) + ∆ Ն° 298 արր (O 2))

∆Ն° 298 хр = -634,7∙2 - (-553,9∙2 + 0) = -161,6 կՋ

∆Ս° 298 xp = 2 Ս° 298 արր (BaO 2) – (2 Ս° 298 arr (BaO) + Ս° 298 արր (O 2))

Բաժին II. լուծումներ և տարասեռ հավասարակշռություններ

Հիմնական հասկացություններ և սահմանումներ

Ջերմոդինամիկ համակարգ կազմող նյութերը կարող են լինել ագրեգացման տարբեր վիճակներում՝ գազային, հեղուկ, պինդ։

Ջերմոդինամիկական համակարգը, որի ներսում չկան միջերեսներ, որոնք բաժանում են համակարգի մասերը, որոնք տարբերվում են կամ ֆիզիկական կառուցվածքով կամ քիմիական հատկություններով, կոչվում է. միատարր.

Ջերմոդինամիկական համակարգը, որը բաղկացած է տարբեր ֆիզիկական կամ քիմիական հատկություններով, միմյանցից բաժանված միջերեսներով, կոչվում է. տարասեռ.

Ցանկացած տարասեռ համակարգ բաղկացած է մի քանի փուլից:

Փուլ- սա տարասեռ համակարգի մի մասն է, որը սահմանափակվում է միջերեսով և բնութագրվում է նույն ֆիզիկական և քիմիական հատկություններով բոլոր կետերում:

Տարբերում են միաֆազ, երկփուլ, եռաֆազ և այլն։ համակարգեր։

Յուրաքանչյուր համակարգ բաղկացած է մեկ կամ մի քանի նյութերից, որոնք կոչվում են բաղադրիչներ:

Բաղադրիչներ- առանձին նյութեր, որոնք կազմում են համակարգը, և որոնք կարող են մեկուսացված լինել համակարգից և գոյություն ունենալ դրանից դուրս:

Համար անկախ բաղադրիչներտվյալ համակարգի ձևավորման համար պահանջվող առանձին նյութերի ամենափոքր թիվն է: Այն հավասար է տվյալ համակարգում ընդգրկված առանձին նյութերի ընդհանուր թվին` հանած այդ նյութերը միացնող հավասարումների թիվը:

Ելնելով բաղադրիչների քանակից՝ առանձնանում են մեկ բաղադրիչ, երկու բաղադրիչ, երեք բաղադրիչ և այլն։ համակարգեր։

Ցանկացած համակարգ բնութագրվում է արտաքին և ներքին վիճակի պարամետրերով:

Տվյալ համակարգի անկախ թերմոդինամիկական պարամետրերի թիվը, որոնց ածանցյալ փոփոխությունը որոշակի սահմաններում չի հանգեցնում որոշների անհետացման և այլ փուլերի առաջացմանը. ազատության թերմոդինամիկական աստիճանների քանակը,կամ փոփոխականություն,համակարգեր։

Կախված ազատության թերմոդինամիկական աստիճանների քանակից՝ համակարգերը բաժանվում են անփոփոխների ( ՀԵՏ= 0), միակողմանի ( ՀԵՏ= 1), տարբերակիչ ( ՀԵՏ= 2) և այլն:

Լուծումմիատարր միաֆազ համակարգ է, որը բաղկացած է առնվազն երկու անկախ բաղադրիչներից, որոնց յուրաքանչյուր տարրական ծավալն ունի նույն ֆիզիկական, քիմիական և թերմոդինամիկական հատկությունները։

ԼուծիչՍովորաբար դիտարկվում է մի նյութ, որի քանակությունը լուծույթում ավելի մեծ է կամ որը չի փոխում իր ագրեգացման վիճակը լուծույթի առաջացման ժամանակ, մնացած բաղադրիչները կոչվում են. լուծարվել է.

Տարբերում են պինդ, հեղուկ և գազային կատարյալԵվ իրականլուծումներ։

ԻդեալականԼուծումը կոչվում է այնպես, որ բոլոր բաղադրիչները բնութագրվում են մոլեկուլների նույն ձևով և չափերով և միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների նույն էներգիայով:

Իդեալական լուծումները բավականին հազվադեպ են: Սրանք նյութերի համասեռ խառնուրդներ են, որոնք ունեն նմանատիպ ֆիզիկական և քիմիական հատկություններ: Օրինակ՝ օպտիկական իզոմերների խառնուրդներ, նույն հոմոլոգ շարքի հարեւան անդամներ։ Իդեալական գազի լուծույթի մոդելը իդեալական գազերի խառնուրդ է։ Իդեալական լուծումները հաճախ ներառում են անսահման նոսր լուծույթներ:

Լուծումների մեծ մասը իրական են:

Իրականլուծույթները լուծումներ են, որոնց բաղադրիչները տարբերվում են կամ ձևով կամ չափով կամ միջմոլեկուլային փոխազդեցությունների էներգիայով։

Լուծումների բոլոր հատկությունները բաժանված են ընդարձակԵվ ինտենսիվ.

Ընդարձակհատկություններ - հատկություններ, որոնք կախված են ինչպես լուծույթի ընդհանուր զանգվածից, այնպես էլ դրա բաղադրությունից, օրինակ Վ, U, Հ, Գ, Ս, C p.

Այս հատկությունները վերաբերում են ամբողջ լուծմանը որպես ամբողջություն, և ոչ թե դրա առանձին բաղադրիչներին:

Ինտենսիվհատկությունները հատկություններ են, որոնք կախված են միայն լուծույթի բաղադրությունից և կախված չեն դրա ընդհանուր զանգվածից, օրինակ՝ հագեցած գոլորշիների ճնշումից։

Լուծումները բնութագրելու համար օգտագործեք միջին խալերԵվ մասնակի խալերհատկությունները.

Միջին մոլային հատկություն– 1 մոլ լուծույթի ընդարձակ հատկություն։

Օրինակ, միջին մոլային ծավալը կարելի է հաշվարկել բանաձևով.

Որտեղ n 1 , n 2 , n 3,... – առաջին, երկրորդ, երրորդի խալերի թիվը և այլն։ բաղադրիչները.

Մասնակի մոլային հատկությունրդ բաղադրիչը լուծույթի ընդարձակ հատկության մասնակի ածանցյալն է այս բաղադրիչի մոլերի քանակի նկատմամբ ( n i) մնացած բոլոր բաղադրիչների և արտաքին պարամետրերի մշտական ​​քանակով ( ՌԵվ Տ).

Մասնակի մոլային հատկությունը համակարգի առանձին բաղադրիչի հատկանիշն է, այսինքն. լուծման ինտենսիվ հատկություն է։

Օրինակ, մասնակի մոլային ծավալը եսրդ բաղադրիչը մասնակի ածանցյալն է

.

• ա) Մեկուսացված համակարգում ինքնաբերաբար տեղի են ունենում միայն էնտրոպիայի աճով գործընթացները: S > 0 - գործընթացը հնարավոր է, Ս
• բ) Այնտեղ, որտեղ հնարավոր է ջերմափոխանակություն շրջակա միջավայրի հետ, դա այլևս լիովին ճիշտ չէ: Ս–ի նվազմամբ հնարավոր են էկզոթերմիկ պրոցեսներ, օրինակ՝ հեղուկի բյուրեղացում, գոլորշու խտացում։ Հետևաբար, ի սկզբանե ներդրվել է Berthelot չափանիշը. միայն էկզոթերմիկ գործընթացները տեղի են ունենում ինքնաբերաբար, այսինքն՝ U կամ H-ի նվազմամբ պրոցեսները: Այս չափանիշը հաճախ արդարացվում է ցածր ջերմաստիճաններում: Իսկապես, ավելի հեշտ է էներգիա կորցնել, քան ձեռք բերել: Պարզ մեխանիկական անալոգիա. սեղանի վրա գտնվող առարկան ավելի մեծ պոտենցիալ էներգիա ունի, քան հատակին, այն կարող է ինքնաբուխ գլորվել և ընկնել հատակին, բայց չի կարող ինքնուրույն ցատկել հատակից սեղան: Բայց, այնուամենայնիվ, այս չափանիշը լիովին ճիշտ չէ։ Հնարավոր են նաև էնդոթերմիկ գործընթացներ, օրինակ՝ հեղուկի գոլորշիացում։

Երկու միտումներն էլ գործում են միաժամանակ՝ նվազագույն էներգիայի (U կամ H) ցանկություն և առավելագույն անկարգության (S) ցանկություն։ Մեզ պետք են չափանիշներ, որոնք հաշվի են առնում երկու միտումները միանգամից։ Այս չափանիշներն են.

Հելմհոլցի էներգիան F = U - TS իզոխորիկ-իզոթերմային գործընթացների համար և Գիբսի էներգիան G = H - TS = U + pV - TS = F + pV - իզոբարային-իզոթերմային:

Հին գրականության մեջ դրանք կոչվում են նաև թերմոդինամիկական պոտենցիալներ (իզոխորիկ-իզոթերմ և իզոբար-իզոթերմ), ինչպես նաև Հելմհոլցի և Գիբսի ազատ էներգիաներ։

Մեխանիկական պոտենցիալ էներգիայի հետ ավելի անմիջական անալոգիա կա. մակրոդինամիկները ինքնաբերաբար գլորվում են անցքի մեջ՝ նվազագույնի հասցնելով պոտենցիալ էներգիան, իսկ ֆիզիկաքիմիական համակարգերը՝ մինչև թերմոդինամիկական ներուժի նվազագույնը:

Իզոխորիկ-իզոթերմային պայմաններում միայն F-ի նվազմամբ պրոցեսները տեղի են ունենում ինքնաբերաբար.< 0 - процесс возможен, F >0 - գործընթացը անհնար է: Երբ F-ն հասնում է նվազագույնի, տեղի է ունենում հավասարակշռություն։

Նմանապես, իզոբարային-իզոթերմային պայմաններում ինքնաբերաբար տեղի են ունենում միայն G-ի նվազմամբ գործընթացները։

G=H-TS< 0 - условие самопроизвольного протекания процесса в изобарно-изотермических условиях. Возможны четыре варианта (рис. 5):

• 1) H > 0, Ս

Եթե ​​T 0, ապա G H-ի և Berthelot-ի սկզբունքը վավեր է: Այս դեպքում ուղղակի գործընթացը կարող է շարունակվել, իսկ հակառակը՝ ոչ։

Եթե ​​T, ապա G -TS, և գործընթացի ուղղությունը որոշվում է էնտրոպիայի աճով: Այս դեպքում կարող է տեղի ունենալ միայն հակառակ գործընթացը:

4) Ն< 0, S < 0. Случай, обратный предыдущему. Процесс идёт самопроизвольно лишь при высоких температурах.

Բայց որտե՞ղ է սահմանը «ցածր» և «բարձր» ջերմաստիճանների միջև: Սա կախված է H-ի և S-ի հարաբերակցությունից: Ջերմաստիճանը, որի դեպքում առաջընթաց և հակադարձ գործընթացները հավասարապես հավանական են (G = 0). T 0 = H/S:

Այս ջերմաստիճանից ցածր հավասարակշռությունը տեղափոխվում է դեպի էկզոթերմիկ ռեակցիա, վերևում՝ դեպի էնդոթերմիկ։ Որակական ձևով սա հայտնի է որպես Le Chatelier-ի սկզբունքի հատուկ տարբերակ։ Ակնհայտ է, որ H-ի և S-ի տարբեր նշանների դեպքում նման ջերմաստիճան գոյություն ունենալ չի կարող։

Ցուցադրում. NH 4 Cl NH 3 + HCl-ի շրջելի տարրալուծում և (NH 4) 2 Cr 2 O 7 N 2 + Cr 2 O 3 + 2H 2 O անշրջելի տարրալուծում: S-ի նշանն ակնհայտ է գազերի արտազատումից, Հ–ի նշանը երկրորդ դեպքում նույնպես ակնհայտ է՝ ինքնատաքացում։

Հարց. Ինչպե՞ս են փոխվում H, S և G BaCl 2 (p-p) + H 2 SO 4 (p-p) > BaSO 4 (պինդ) + 2HCl (p-p) ռեակցիայի ընթացքում իզոբար-իզոթերմային պայմաններում: մեկուսացված համակարգո՞ւմ։ Գործընթացը տեղի է ունենում ինքնաբուխ, ինչը նշանակում է, որ իզոբարային-իզոթերմային պայմաններում Գ< 0. Но образование кристаллов позволяет утверждать, что S < 0. Тогда однозначно Н < 0. Будет ли Н < 0 в изолированной системе? Нет, Н = 0, т.к. нет теплообмена.

Համակարգը չի կարող ջերմություն արձակել շրջակա միջավայրին, ուստի ջերմաստիճանը բարձրանում է: Բայց եթե պրոցեսն ընթանում է ինքնաբուխ, ապա S > 0: Բայց բյուրեղացումը կարո՞ղ է տեղի ունենալ էնտրոպիայի աճով:

Բյուրեղացումը քիչ հավանական է, բայց լուծումը տաքացավ, և դրա էնտրոպիայի աճը գերազանցեց բյուրեղացումից էնտրոպիայի նվազումը: Այստեղ G = - TS< 0.

F, G և S, ինչպես նաև U, H-ի համար գործում է Հեսսի օրենքը։