химический каталог




Курс общей химии

Автор Э.И.Мингулина, Г. Н.Масленникова, Н.В.Коровин, Э.Л.Филиппов

тв*. Должен быть критерий, с помощью которого можно было бы установить принципиальную осуществимость, направление и пределы самопроизвольного течения реакции при тех или иных температурах и давлениях. Первый закон термодинамики такого критерия не дает. Тепловой эффект реакции не определяет направления процесса: самопроизвольно могут протекать как экзотермические, так и эндотермические реакции. Так, например, самопроизвольно идет процесс растворения нитрата аммония NH4N03(k) в воде, хотя тепловой эффект этого процесса положителен: Д#<>98>0 (процесс эндотермический), и в то же время невозможно осуществить при 7"= 298,16 К и р= 101 кПа синтез н -гептана С7Н|б(ж), несмотря на то, что стандартная теплота его образования отрицательна: Д//<>98обрКритерий самопроизвольного протекания процесса в изолированных системах дает второй закон термодинамики. Прежде чем перейти к рассмотрению этого закона, введем представление о термодинамической функции состояния системы, называемой энтропией.

* «Химическое сродство» как стремление веществ к взаимодействию — термин, восходящий к алхимии и дошедший до наших дней.

Энтропия. Для характеристики состояния некоторого количества вещества, являющегося совокупностью очень большого числа молекул, можно или указать температуру, давление и другие термодинамические параметры состояния системы, или указать мгновенные координаты каждой молекулы y-t, z() и скорости перемещения по всем трем направлениям (vXit vyi, vZ[). В первом случае охарактеризовывается макросостояние системы, во втором — микросостояние. Каждому макросостоянию отвечает огромное число микросостояний. Число микросостояний, с помощью которых осуществляется данное макросостояние, называют термодинамической вероятностью состояния системы и обозначают W.

Термодинамическая вероятность состояния системы, состоящей всего из 10 молекул газа, примерно 1000, а ведь только в 1 см3 газа содержится 2,7-1019 молекул (н. у.). Чтобы перейти к более удобным для восприятия и расчетов числам, в термодинамике используют не величину W, а ее логарифм \nW. Последнему можно придать размерность (Дж/К), умножив на константу Больцмана k:

*ln = S. (IV.14)

Величину 5 называют энтропией системы.

Энтропия — термодинамическая функция состояния системы и ее величина зависит от количества рассматриваемого вещества. Поэтому целесообразно относить величину энтропии к одному молю вещества [Дж/(моль-К) ] и выражать как

R\r\W = S, (IV.15)

где R = kNx—молярная газовая постоянная; ..Л7А—постоянная Авогадро.

Из уравнения (IV. 15) следует, что энтропия системы увеличивается пропорционально логарифму термодинамической вероятности состояния W. Это соотношение лежит в основе современной статистической термодинамики.

Представим себе один моль воды (18 гНгО) при комнатной температуре и атмосферном давлении. Пусть W (ж) — термодинамическая вероятность состояния этой системы. При понижении температуры до 0 °С вода замерзает, превращается в лед; при этом молекулы НгО как бы закрепляются в узлах кристаллической решетки и термодинамическая вероятность состояния системы уменьшается: W(k) < №(ж). Следовательно, падает и энтропия системы: 5нго(к) <5нго(ж)- Наоборот, при повышении температуры до 100 °С вода закипает, превращается в пар; при этом термодинамическая вероятность состояния системы увеличивается (молекулы НгО в паре имеют большую скорость, чем в жидкой воде): W(t)Z>W(m). Следовательно, растет и энтропия системы 5н2о(г)>5н2о(ж). Итак, при р — const энтропия является функцией температуры Т, причем температура замерзания и температура кипения воды — это те точки, в которых энтропия изменяется особенно резко, скачкообразно.

На рис. IV.2 представлена зависимость энтропии Н20 от температуры Т при р = 101 кПа. Первый в направлении роста температуры энтропийный скачок отвечает температуре плавления льда Г0°С).

AS273.16 — изменение энтропии при переходе НзО(к)-Н20(ж) (А52л). Второй энтропийный скачок отвечает температуре кипения воды (100 °С); AS§73,i6 — изменение энтропии при переходе

H20 (ж)Н20 (г) (Д5°пар). Изменение термодинамической вероятности состояния всегда больше при переходе вещества из жидкого состояния в газообразное, чем из твердого состояния в жидкое, поэтому и

Вг2(г) 245,35

U (к) 116,73

Вещество Вг2 (ж)

Энтропия Sim, Дж/(моль-К) 152,3

Итак, энтропия 5 является мерой неупорядоченности состояния системы. Связь энтропии с неупорядоченностью состояния можно показать на многих примерах. Воспользуемся стандартными энтропиями 5° при 298 К, чтобы показать, как изменяется энтропия с ростом неупорядоченности состояния:

I* (г)

260,58

«Носителями» энтропии являются газы. Если при реакции увеличивается число молей газообразных веществ, то увеличивается и энтропия системы. Так, например, при реакции СаСОз(к) = СаО(к) + СОг(г) стандартная энтропия системы возрастает на 160,4 Дж/(моль«К).

В табл. IV.2 приведены значения S%s некоторых веществ (следует обратить внимание на то, что из

страница 48
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210

Скачать книгу "Курс общей химии" (2.81Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
аренда плазменный панелей в москве
Рекомендуем компанию Ренесанс - чердачная лестница складная - продажа, доставка, монтаж.
кресло nadir ex
место для хранения вещей в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(09.12.2016)