Термодинамика химическая и химические реакции

В исследовании термодинамики химических превращений в конце XIX в. большую роль сыграли работы голландского физикохимика Я. X. Вант-Гоффа. Мысленно проведя газовую реакцию в равновесных условиях, т. е. сжимая и расширяя газы с совершением максимальной работы в так называемом ящике Вант-Гоффа , он вывел знаменитое уравнение изотермы химической реакции, которым связал максимальную работу, т. е. изменение энергии Гиббса в реакции, с известной из закона действия масс константой химической реакции. Так закон действия масс получил свое термодинамическое обоснование. Вант-Гофф вывел также зависимость константы реакции от температуры, получившую название уравнения изобары химической реакции. Он показал, что знак и крутизна этой зависимости определяются знаком теплового эффекта реакции, чем термодинамически обосновал принцип смещения равновесия Ле-Шателье-Брауна (1884). [c.317]

С точки зрения термодинамики направление химической реакции между металлом и окружающей средой определяется изменением изобарно-изотермического потенциала ДС. Рассмотрим в качестве примера несколько реакций окисления металла при температуре 25 С [c.19]

Первый закон термодинамики и химические реакции. Закон Гесса и аддитивность теплот реакции. Энергетические диаграммы реакций. Стандартные состояния и стандартные теплоты образования. [c.5]

Термодинамика как наука возникла в начале XIX в. в связи с задачами совершенствования тепловых машин и включает как основную часть учение о превраш,ениях энергии. Этим определяется общность ее значения для таких наук, как физика, химия, биология, геология, и для многочисленных отраслей техники, поскольку любые процессы, происходящие в природе, сопровождаются изменениями энергии. Применение термодинамики к химическим реакциям составляет предмет химической термодинамики, одного из основных методов физической химии. [c.11]

Напомним основные сведения о кинетике и термодинамике химических реакций. Химические реакции, протекающие в объеме смеси веществ, называются гомогенными, а реакции на межфазной границе — гетерогенными. Примером гомогенной реакции может служить горение капли жидкого топлива, а примером гетерогенной — горение частицы угля. Большинство химических реакций происходит при постоянном давлении, поэтому их тепловой эффект оценивают изменением энтальпии. [c.403]

Немецкий физик Вальтер Германн Нернст (1864—1941) применил принципы термодинамики к химическим реакциям, происходящим в электрической батарее. В 1889 г. он показал, что, используя характеристики полученного тока, можно рассчитать изменение свободной энергии, обусловленное химической реакцией, в результате которой появляется ток. [c.117]

Первый закон термодинамики утверждает, что при переходе из одного состояния в другое изменение энергии или энтальпии зависит только от самих этих состояний, а не от того, каким образом осуществляется переход между ними. Следовательно, теплота химической реакции не зависит от того, в одну или несколько стадий проводится эта реакция, а определяется лишь исходным состоянием реагентов и конечным состоянием продуктов. Это означает аддитивность теплот реакций если реакция А плюс реакция В дают реакцию С, то теплота реакции С может быть получена суммированием теплот реакций А и В. Указанное свойство аддитивности теплот реакций создает большую экономию при табулировании теплот реакций достаточно измерить только тепловые эффекты ограниченного набора реакций, из которых можно скомбинировать все остальные реакции. В качестве такого набора выбирают реакции образования всех соединений из образующих их элементов, находящихся в стандартном состоянии. [c.101]

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ И ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ [c.22]

Создавая математическую модель, исследователь формализует рассматриваемый процесс или элемент, представляя его в виде математической связи между входными и выходными параметрами. Точность воспроизведения сущности рассматриваемого процесса на модели будет зависеть от степени изученности его. Составление математического описания, например, процесса получения и выделения продуктов реакции основывается на степени изученности процесса и составляющих его элементов, на знаниях о всех существенных внешних и внутренних связях. Источником этих сведений обычно являются фундаментальные исследования в области термодинамики, химической кинетики и явлений переноса. Основываясь на фундаментальных законах термодинамики, можно записать уравнения для определения тепловой нагрузки на конденсатор, подогреватель, кипятильник, найти равновесные составы химической реакции и т. д. На основе законов химической кинетики можно установить механизм реакции, определить скорости образования продуктов. Как для процесса в целом, так и для отдельных его элементов записываются фундаментальные уравнения переноса массы, энергии и момента. С точки зрения машинной реализации математического описания процесса получения и выделения продуктов реакции этой задаче свойственны причинно-следственные отношения между элементами, так как модели и реактора, и колонны в своей структуре содержат большое число взаимосвязанных подзадач. В этом смысле к математической модели технологического процесса применимы общие принципы системного анализа. [c.8]

АГРЕГИРОВАНИЕ МОДЕЛЕЙ КИНЕТИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ СЛОЖНЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.78]

Вернемся теперь к вопросу, как вводится молекулярный вес в термодинамику, и обсудим затем важнейшие методы экспериментального определения молекулярного веса, поскольку они основаны на измерении термодинамических равновесий. Так как требуется объяснить только основные точки зрения, то в последующем изложении исключим из рассмотрения электролиты и химические реакции (особенно ассоциации и диссоциации). [c.284]

Для критической оценки различных способов получения данного непредельного углеводорода необходимо знать термодинамические характеристики процессов, однако термодинамика многих химических реакций получения мономеров изучена недостаточно. Данной работой авторы стремились хотя бы частично восполнить этот пробел. [c.7]

ТЕРМОДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ [c.9]

Наряду с только что рассмотренными примерами известны и другие возможности комбинирования уравнений реакции с использованием закона Гесса. В этом читатель может убедиться, решая предлагаемые в конце главы задачи. В растворах энтальпия образования соединений и энтальпия реакций также определяются на основе первого закона термодинамики. При этом энтальпия реакции характеризует только взаимодействие компонентов раствора, вступающих в химическую реакцию. Этим объясняется тот факт, что энтальпия нейтрализации всех сильных кислот сильными основаниями одинакова и равна —57,8 кДж/моль, так как в любых реакциях нейтрализации всегда идет одна и та же реакция [c.228]

Применительно к химическим процессам второй закон термодинамики можно сформулировать так всякое химическое взаимодействие при неизменных давлении или объеме и постоянстве температуры протекает в направлении уменьшения свободной энергии системы. Пределом протекания химических реакций (т. е. условием равновесия) является достижение некоторого минимального для данных условий значения свободной энергии системы О или Р. Процессы протекают самопроизвольно и дают некоторую полезную работу, если Р<0 или ДС<0. При АР>0 и ДС>0 процессы не могут при заданных условиях (у, Т или р, Т) протекать самопроизвольно и возможны лишь при получении работы извне (например, реакции при электролизе, фотохимические реакции и др.). Изменение термодинамических функций А[1, АР, А/, АО и А5 для любых реакций рассчитывают по закону Гесса аналогично вычислению тепловых эффектов реакций. Значения термодинамических функций при стандартных условиях / = 25°С и р=101 325 Па приводятся в справочных таблицах. [c.61]

Приведенный пример с реакцией между йодом и водородом показывает, что в зависимости от условий химические реакции могут протекать либо в прямом, либо в обратном направлении. В этом смысле и надо понимать часто используемый термин обратимая реакция . Но такое понятие не идентично понятию обратимости, используемому в термодинамике. Химические реакции в обычных условиях принадлежат к числу необратимых процессов, идущих самопроизвольно лишь в одном определенном направлении до тех пор, пока не будет достигнуто состояние термодинамического равновесия . [c.166]

Приложения первого закона термодинамики к химическим реакциям. Термохимия [c.22]

В общетеоретическую часть включены вопросы строения вещества, энергетики и кинетики химических реакций, растворов, окислительно-восстановительных и электрохимических процессов приведен обзор свойств элементов и их соединений. Рассмотрено строение вещества на атомном, молекулярном и надмолекулярном уровнях и строение кристаллов. Изложены общие закономерности протекания химических реакций, в том числе элементы химической термодинамики и химической кинетики. Больщое внимание уделено тепловым эффектам и направленности химических реакций, химическому, фазовому и адсорбционному равновесию. Изложены кинетика гомогенных и гетерогенных реакций, цепных и фотохимических реакций и основы катализа. Освещены дисперсные системы, коллоидные и истинные растворы, больщое внимание уделено растворам электролитов. Рассмотрены термодинамика и кинетика окислительно-восстановительных и электрохимических процессов, коррозия и защита металлов. Рассмотрены строение и свойства комплексных и органических соединений. [c.3]

Если плазма изотермична, то электроны, ионы и молекулы могут находиться в термодинамическом равновесии друг с другом. Поэтому протекание химических реакций в такой плазме определяется законами обычной термодинамики выход продуктов при химической реакции в такой плазме также будет равновесный. Если плазма неизотермическая, то, как показывает опыт, можно получить и сверхравновесные выходы продуктов реакции. [c.306]

Громадный фактический материал, накопленный в химии, его обобщение на основе периодического закона Д. И. Менделеева, знание законов термодинамики, кинетики химических реакций, теории строения атомов, теории химической связи, знание других теорий и обобщений, сделанных в науке к настоящему времени, дает возможность химикам предвидеть различные превращения веществ, управлять этими превращениями и использовать их для синтеза новых веществ. [c.4]

Первый закон термодинамики и химические реакции (термохимия) [c.24]

Первый закон термодинамики не позволяет судить о способности физических и химических процессов к самопроизвольному протеканию. Он лишь констатирует сохранение энергии при любых превращениях. Известно, что многие превращения протекают самопроизвольно камни скатываются с горы, тепло переходит от нагретых предметов к более холодным, а химические реакции достигают состояния равновесия. По-видимому, протекание всех этих процессов определяется какой-то причиной или, как принято говорить, движущей силой. Для того чтобы началось протекание некоторых химических реакций, им необходим, подобно камням, скатывающимся с горы, определенный толчок, однако. [c.313]

Применение термодинамики к химии дает такие сведения о химических реакциях, которые не могут быть получены никаким другим путем. В данном разделе мы рассмотрим три различных аспекта применения термодинамики к химии. Начнем с установления взаимосвязи между свободной энергией и константой равновесия химической реакции. [c.317]

Термодинамика и статистическая механика равновесных систем имеют дело только с равновесным состоянием, но не со скоростью достижения равновесия. Какое-то время требуется даже для того, чтобы газ, расширяясь, заполнил другой сосуд, а для некоторых химических реакций равновесие достигается чрезвычайно медленно. [c.58]

Были развипы следующие мегоды неравновесной термодинамики метод термодинамических функций Ляпунова (вблизи и вдали от равновесия), вариационный принцип минимума производства энтропии, анализ производства энтропии дпя определения движущих сил и закономерностей в кристаллизации. Движущие силы кристаллизации помимо разности химических потенциалов содержат также энтальпийную составляющую, характеризующую тепловую неравновесность системы. Рассмотрена роль этих вкладов для систем с высокими тепловыми эффеетами при кристаллизации, например, ортофосфорной кислоты Анализ производства энтропии системы с фазовыми превращениями позволил подтвердить распределение Хлопина для макрокомпонента и примеси (случай полного термодинамического равновесия), получить новые закономерности (и проверить их на ряде систем) для распределения компонентов при частичном равновесии. На основе вариационного принципа минимума производства энтропии определены закономерности для стационарных форм роста кристаллов, предельного пересыщения и т.д. Используя метод избыточного производства энтропии нашли новый класс осцилляторов, роль которых могут играть процессы кристаллизации, протекающие за счет химической реакции Используя кластерную теорию пересыщенных растворов, методы нелинейной динамики, было создано математическое описание, учитывающее колебания (в том числе и на термодинамической ветви) в кристаллизации, определены причины их возникновения. Разработаны алгоритмы управления (с обратной связью и без неё) хаотическими колебаниями в системах с кристаллизацией [c.21]

Глубина протекания (химическая термодинамика) Многие химические реакции не удается довести до конца [c.9]

Образование, изменение, перераспределение химических связей, переход в возбужденное состояние, переход из одного агрегатного состояния в другое - все эти и многие другие процессы сопровождаются изменением внутренней энергии как результат того, что система обменивается энергией со средой. При химических реакциях такой обмен может осуществляться разными формами энергии тепловой, световой, электрической, механической. В подавляющем большинстве случаев химические реакции сопровождаются изменением теплоты. Поскольку все виды энергии и работы эквивалентны, принято выражать полное изменение энергии при химической реакции в форме теплоты. Смежные разделы химии и химической термодинамики, занимающиеся изучением тепловых эффектов химических реакций, называются термохимией. [c.131]

В соответствии с первым началом термодинамики теплота химической реакции является функцией внутренней энергии системы, поэтому естественно, что значение теплового эффекта реакций коксования имеет большое знание при изучении механизма и химизма образования кокса. Сведения о тепловом эффекте имеют не только теоретический, но и большой практический интерес, так как они необходимы и при проектировании аппаратуры и для управления действующими установками. [c.133]

Применив первый закон термодинамики к химическим реакциям и заменив изменения внутренней энергии соответствующими теплотами сгорания, непосредственно приходим к закону Гесса, который гласит тепловой эффект химической реакции зависит только от начального и конечного состояния, но не зависит от пути, по которому протекала реакция. [c.23]

Существующие экспериментальные методы оценки композиционной неоднородности сополимеров, равно как и теоретические подходы к ее предсказанию на основании кинетики и механизма реакций макромолекул, являются предметом рассмотрения в последующих главах. Поскольку при анализе химических реакций полимеров всегда возникает вопрос о характере распределения превращенных и непревращенных звеньев вдоль цепи, то ясно, что эта проблема наряду с термодинамикой и кинетикой процесса является одной из важнейших в области макромолекулярных реакций. [c.14]

Закон Гесса был установлен эмпирическим путем. Он вполне точен только при условии, что процессы протекают или при постоянном объеме, или при постоянном давлении. Для этих условий закон Гесса для химических реакций является выражением первого начала термодинамики, которое было установлено позднее. В самом деле, если количества энергии, выделяющиеся на различных путях, были бы неодинаковы, то можно было бы получить энергию из ничего, направляя реакцию в одном направлении по одному пути, а в обратном — по другому. [c.112]

Существуют три параллельных механизма воздействия химической реакции на скорость массопередачи. Во-первых, наличие в системе химической реакции, как правило, оказывает влияние на установление равновесного распределения переходящего компонента между фазами и тем самым иа движущую силу процесса массопередачи независимо от способа ее выражения. Во-вторых, химическая реакция оказывает влияние на величину коэффициента массопередачи независимо от способа его выражения, т. е. независимо от способа выражения движущей силы процесса. Взаимное влияние химической реакции и процессов переноса рассматривается термодинамикой необратимых процессов. Общий подход к вопросу разработан Де Гроотом и Мазуром [1], которые рассмотрели процесс теплопередачи в системе с химической реакцией. Вопросы взаимного влияния массопередачи и химической реакции с позиций термодинамики необратимых процессов рассматривались Оландером [2], а также Фридлендером и Келлером [3]. Хотя количественные результаты были получены 13] лишь для области очень малых отклонений от химического равновесия, однако качественно было показано, что наличие объемной реакции приводит к увеличению потока массы. [c.226]

Раздел химической термодинамики, изучаюший тепловые эффекты химических реакций, называется термохимией. В термохимии используется упрошенное представление о тепловом эффекте химической реакции, отвечающее условиям его независимости от пути процесса. Это теплота подведенная к системе в процессе реакции (или выделившаяся в результате. реакции) при постоянной температуре. [c.90]

В этом разделе приведены наиболее общие даппыс, касающиеся скоростей и термодинамики некоторых химических реакции все обсуждаемые здесь реакции протекают с тепловыми эффектами. [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология