Download to read offline
Термодинамика. Химическое равновесие
- 1. Тема лекции: “Термодинамика химическогоравновесия” Национальный фармацевтический университет Кафедра физической и коллоидной химии Лектор - к. хим. н., доц. Томаровская Татьяна Александровна
- 2. ПЛАН ЛЕКЦИИ: 1. Признакисостояния равновесия. 2. Закон действующих масс. Константы равновесия. 3. Связь между константами равновесия Кс ,Кp и Кх. 4. Уравнение изотермы химической реакции. 5. Зависимость константы равновесия от температуры. 6. Зависимость константы равновесия от давления. 7. Значение химической термодинамики для фармации. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 3. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ИКОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ ЛИТЕРАТУРА: 1. Физическая и коллоидная химия / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – Х. : Изд-во НФаУ, 2010. – 432 с. 2. Сборник задач по физической и коллоидной химии / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – Х. : Изд- во НФАУ, 2000. – 224 с. 3. Физическая и коллоидная химия. Сборник заданий для самостоятельной работы: Учебное пособие для студентов заочной (дистанционной) формы обучения фармацевтических вузов и факультетов III—IV уровней аккредитации / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. ; под ред. В. И. Кабачного. – Харьков : Изд-во НФаУ, 2003. – 136 с.
- 4. Большинство химических реакцийявляются обратимыми. В состоянии химического равновесия υпр = υобр Признаки равновесия: динамичность подвижность КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 5. Термодинамические признаки равновесия: независимостьсостояния равновесия от того, с какой стороны оно достигнуто; минимальный запас энергии в состоянии равновесия и максимальное значение энтропии. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 6. ЗАКОН ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС. КОНСТАНТА РАВНОВЕСИЯ КАФЕДРАФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 7. Рассмотрим обратимую реакцию, котораяпротекает в газовой фазе: ν1А1+ν2А2 ν3А3+ν4А4 КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 8. υ1 = υ2 k1иk2 – константы скорости реакций 21 2111 υ νν ppk ⋅⋅= 4321 432211 νννν ppkppk ⋅⋅=⋅⋅ pК pp pp k k = ⋅ ⋅ = 21 43 21 43 2 1 νν νν 43 4322 υ νν ppk ⋅⋅= КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 9. СВЯЗЬ МЕЖДУ КОНСТАНТАМИ РАВНОВЕСИЯ Кc,КрИ Кx КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 10. в молярных долях(xi): ;21 43 21 43 νν νν сс сс Кс ⋅ ⋅ = .21 43 21 43 νν νν хх хх Кх ⋅ ⋅ = Концентрации реагирующих веществ выражают: в молях на единицу объёма (сi) (моль/дм3 ): КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 11. pi = niRT/V= ciR T ,)(21 43 21 43 ν νν νν ∆ ⋅ ⋅ = RT сс сс Кp 2143Δ ννννν −−+= ν∆ = )(RTКК cp КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 12. где pобщ –общее давление и pi= ciRT. Следовательно: Подставим значения xi в уравнение для Kx: іi хpp общ ⋅= общp RTc х i i = ν νν νν ∆ ⋅ ⋅ = общ x p RT cc cc K 21 43 21 43 ν∆ ⋅= общp RT KK cx КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 13. УРАВНЕНИЕ ИЗОТЕРМЫ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ КАФЕДРАФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 14. pКTR pp pp TRG lnlnΔ 21 43 21 43 − ⋅ ⋅ =νν νν По уравнению изотермы химической реакции можно определить направление протекания самопроизвольных процессов КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 15. реакция протекает самопроизвольнов прямом направлении – в обратном направлении – система в состоянии равновесия. 0Δlnln 2 2 1 1 4 4 3 3 <⇒ < ⋅ ⋅ GK pp pp pνν νν 0Δlnln 21 43 21 43 >⇒ > ⋅ ⋅ GK pp pp pνν νν GK pp pp p 0Δlnln 21 43 21 43 =⇒ = ⋅ ⋅ νν νν КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 16. При помощи уравненияизотермы можно определить химическое сродство разных веществ, т.е. охарактеризовать их способность вступать в химическое взаимодействие. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 17. Стандартное химическое сродство –было введено для сопоставления реакционных способностей разнообразных химических систем, которые отличаются по химической природе, и характеризует реакционную способность химической системы при стандартных условиях. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 18. Для идеальных газовстандартом является равенство 1 начальных парциальных давлений, тогда: где ∆G0 – стандартное изменение энергии Гиббса. pKRTG ln0 −=∆ КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 19. При использовании СИначальные парциальные давления равны 1,013·105 Па (1 атм = 1,013·105 Па). Тогда: ∆ν – изменение количества газообразных веществ в результате протекания реакции (95,828 = 8,314⋅ln 1,01325⋅105 ) TKRTG p νΔ828,95lnΔ 0 +−= ν∆ ⋅+−=∆ )10013,1(lnln 50 RTKRTG p КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 20. Для химической реакции ∑∑=0 )исх( 0 )прод( 0 –Δ fifi GGG νν Gf 0 – стандартная энергия Гиббса образования; изменение энергии Гиббса при образовании 1 моль вещества при стандартных условиях. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 21. ЗАВИСИМОСТЬ КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ КАФЕДРАФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 22. При различных условиях проведенияпроцесса зависимость константы равновесия от температуры можно рассчитать по уравнениям: изобары химической реакции изохоры химической реакции КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 23. 2 0 ln TR U Td Кd c ∆ = 2 ln RT H dT Kdp ∆ = КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 24. Для экзотермическойреакции (∆Нr < 0) повышение температуры уменьшает константу равновесия (невыгодно) Для эндотермической (∆Нr > 0) повышение температуры увеличивает константу равновесия (содержание продуктов в смеси увеличивается) Повышение температуры сдвигает равновесие в сторону эндотермической реакции КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 25. При интегрировании получаем уравнениеизобары: . Δ ln 0 const TR H Кp +−= 1/T0 lnKp α tg α = –ΔН/R КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 26. Интегрируя в интервалеот T1 до T2: −= 21 0 11Δ ln 1 2 TTR H К К p p КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 27. ЗАВИСИМОСТЬ КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ ОТ ДАВЛЕНИЯ КАФЕДРАФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 28. Константы Кр иКс не зависят от давления, а Кх – зависит. Логарифмируем: ν∆− ⋅= )( общpКК px общlnΔlnln pКК px ν−= Дифференцируем: общ Δln pp К T x ν ∂ ∂ −= КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 29. Для реакции,которая проходит с увеличением количества молей (∆ν > 0), повышение давления уменьшает константу равновесия. Для реакции, в которой количество молей уменьшается, повышение давления приводит к увеличению константы равновесия – выход продуктов возрастает. Если количество молей не изменяется (∆ν = 0), то константа равновесия не зависит от давления, т.е. давление не влияет на состав равновесной смеси. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 30. ЗНАЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ ДЛЯ ФАРМАЦИИ КАФЕДРАФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 31. ЗАКОНЫ ТЕРМОХИМИИ Используют при: исследовании энергетических изменений, которые происходят в организме под действием разных лекарственных веществ; моделировании физиологических процессов при температуре, отличающейся от температуры организма человека; перерасчета термодинамических величин относительно реальных условий. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 32. ІІ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ Позволяет прогнозировать направление протекания реакций в организме при участии лекарственных веществ. Лежит в основе таких явлений, как: адсорбция; экстракция; смачивание важных для жизнедеятельности организма человека. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 33. ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОГО РАВНОВЕСИЯ Позволяет: прогнозироватьпути максимального выхода синтезированных лекарственных препаратов. КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
- 34. Спасибо за внимание! КАФЕДРАФИЗИЧЕСКОЙ И КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
Editor's Notes
- #30 Предложите действие. Сделайте это четко, ясно и кратко. Вы должны хорошо представлять, как аудитория выполнит это действие. Если вы этого не можете представить, аудитория тем более не может этого сделать. Будьте уверенным, предлагая действие.