Энтропия химических веществ и превращений. Направленность химических процессов. Энергия Гиббса. Термодинамические расчеты - Основы химии

В термодинамике понятие "энтропия" было введено Р. Клаузиусом (1865), который показал, что процесс превращения теплоты в работу следует общей физической закономерности - второму началу термодинамики. Его можно сформулировать строго математически, если ввести особую функцию состояния - энтропию. Теродинамический подход к объяснению этого понятия лишен такой наглядности и осуществляется через второе начало термодинамики на основании обратимых процессов: если в какой-то "момент" обратимого процесса система поглощает количество тепла dQ при абсолютной температуре Т, то при этом происходит бесконечно малое изменение энтропии:

DQdS= (Ю)dT

Изменение энтропии в конечном (макроскопическом) процессе мы получим путем суммирования таких бесконечно малых изменений. Например, при постоянной температуре изменение энтропии A S в таком обратимом процессе, при котором система отбирает от окружающей среды количество тепла

Q, QAS= --. (11) T

Если система при обратимом превращении изолирована от окружающей среды, Q=0, а поэтому и А 8=0. Это означает, что в процессе обратимого превращения в изолированной системе энтропия остается постоянной (ее изменение равно нулю). При переходе системы из одного состояния в другое изменение ее величины не зависит от пути протекания процесса, а лишь от природы исходных и конечных веществ и их состояний. Поэтому энергию Гиббса химической реакции DrG° можно рассчитать через стандартные энергии Гиббса образования веществ, используя следствие из закона Гесса. Энергия Гиббса реакции равна сумме энергий Гиббса образования продуктов за вычетом энергий Гиббса образования исходных веществ с учетом стехиометрических коэффициентов. В результате протекания химической реакции (2.13) энергия Гиббса рассчитывается по формуле

DrG = lDfGL + mDfGM - dDfGD - bDfGB (2.16) -

Если энергия Гиббса уменьшается, т. е DrG < 0, то реакция принципиально возможна; - если энергия Гиббса систем возрастает, т. е. DrG° > 0, то реакция не может протекать самопроизвольно; - если DrG = 0, то реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, т. е. обратима, в системе устанавливается равновесие.

Похожие статьи




Энтропия химических веществ и превращений. Направленность химических процессов. Энергия Гиббса. Термодинамические расчеты - Основы химии

Предыдущая | Следующая