Download to read offline
Тепловые эффекты. Химия. Химическая термодинамика.pptx
- 1. Тепловые эффекты при растворении Тепловыеэффекты при растворении связаны с изменением энергии системы в процессе смешивания растворённого вещества с растворителем. В зависимости от природы растворённого вещества и растворителя, а также взаимодействий между их частицами, процесс растворения может сопровождаться либо выделением, либо поглощением тепла.
- 2. Энтальпия растворения Определение Энтальпия растворения ΔH(растворения)—это разница между энергией, необходимой для разрушения связей в чистых компонентах (растворённое вещество и растворитель), и энергией, выделяющейся при образовании новых взаимодействий между частицами растворённого вещества и растворителя Экзотермическое растворение Если энергия, необходимая для разрушения связей, меньше, чем энергия, выделяемая при образовании новых взаимодействий, растворение будет экзотермическим (ΔH < 0) Эндотермическое растворение Если энергия разрушения связей больше, растворение будет эндотермическим (ΔH > 0)
- 3. Факторы, влияющие на тепловыеэффекты 1 Природа растворённого вещества Ионные вещества, такие как соли, часто требуют значительных энергозатрат на разрыв их кристаллической решетки, что может сделать процесс растворения эндотермическим. 2 Природа растворителя Вода, как сильный дипольный растворитель, способна гидратировать ионы и молекулы растворённых веществ, что часто сопровождается значительным выделением тепла. 3 Температура Для газов растворимость в большинстве случаев уменьшается с повышением температуры, поскольку тепловой эффект растворения газов обычно экзотермический.
- 4. Примеры растворения твердыхвеществ Экзотермическое растворение Растворение гидроксида натрия (NaOH) в воде — типичный экзотермический процесс. На разрыв ионных связей в кристаллической решетке NaOH требуется меньше энергии, чем выделяется при гидратации ионов (Na+ ) и (OH- ), поэтому растворение сопровождается выделением тепла. Пример: При добавлении NaOH в воду температура раствора повышается, что можно легко заметить при прикосновении к сосуду. Эндотермическое растворение Растворение нитрата аммония (NH4NO3) в воде — эндотермический процесс. Разрыв кристаллической решетки NH4NO3 требует больше энергии, чем выделяется при гидратации ионов (NH4 + ) и (NO3 - ). В результате растворение сопровождается охлаждением раствора. Пример: Растворы аммония нитрата часто используют в холодных пакетах для первой помощи. При растворении соль поглощает тепло, и пакет охлаждается.
- 5. Пример растворения жидкостей Растворение спиртовв воде Растворение спиртов (например, этанола) в воде: Этот процесс чаще всего экзотермический, так как водородные связи между молекулами воды и молекулами спирта сильнее, чем водородные связи между молекулами воды или спирта в чистом состоянии. Пример: При смешивании этанола и воды происходит незначительное выделение тепла.
- 6. Пример растворения газов Растворение углекислогогаза в воде Растворение углекислого газа в воде: Экзотермический процесс, при котором энергия выделяется при взаимодействии молекул CO2 с молекулами воды, что сопровождается выделением тепла. Однако при повышении температуры растворимость CO2 уменьшается. Пример: При охлаждении газированных напитков их способность удерживать углекислый газ увеличивается, поскольку процесс растворения газа экзотермичен, и низкие температуры способствуют его растворению.
- 7. Взаимосвязь термодинамических понятий Необратимыепроцессы Процессы, которые могут протекать только в одном направлении. Энтропия Мера беспорядка или случайности системы. Второе начало термодинамики Энтропия изолированной системы всегда увеличивается со временем.
- 8. Свободная энергия Гиббса Свободнаяэнергия Гиббса (G) — это термодинамический потенциал, который может быть использован для предсказания спонтанности процесса. Изменение свободной энергии (ΔG) Спонтанность процесса Отрицательное (ΔG < 0) Процесс протекает самопроизвольно (экзергонический) Положительное (ΔG > 0) Процесс не протекает самопроизвольно (эндергонический) Равно нулю (ΔG = 0) Система находится в равновесии
- 9. Связь свободной энергиис константой равновесия Свободная энергия Гиббса связана с константой равновесия (K) следующим уравнением: ΔG° = -RTlnK • ΔG° — стандартное изменение свободной энергии • R — универсальная газовая постоянная • T — температура в Кельвинах • K — константа равновесия
- 10. Заключение Мы рассмотрели ключевыетермодинамические понятия, включая необратимые процессы, энтропию и второе начало термодинамики, свободную энергию Гиббса и её связь с константой равновесия, а также тепловые эффекты при растворении веществ. Эти темы тесно связаны между собой через понятие самопроизвольности процессов, которое определяется изменениями энтропии, энтальпии и свободной энергии.