Химическая термодинамика. 
Химия

После усвоения материала главы 5 студент должен:

знать

• • основные понятия и определения химической термодинамики, функции состояния;
• • закон Гесса и следствия из него;
• • первый, второй и третий законы термодинамики;
• • критерии возможности протекания химической реакции;

уметь

• • рассчитывать изменение энтальпии химических реакций;
• • давать прогноз изменения энтропии системы при стандартных условиях;
• • вычислять теплоту гидратации;
• • рассчитывать возможность самопроизвольного протекания реакции при стандартных условиях;
• • рассчитывать температуру, выше которой реакция идет самопроизвольно;
• • экспериментально определять тепловой эффект реакции нейтрализации;

владеть

• • теоретическими основами химической термодинамики;
• • способом экспериментального определения теплового эффекта реакции нейтрализации;
• • способами решения задач по химической термодинамике.

Основные понятия и определения

Химические реакции заключаются в разрыве одних и образовании других связей, поэтому их протекание сопровождается выделением или поглощением энергии в виде тепла, света, работы расширения газов. Раздел химии, изучающий тепловые эффекты реакций называется термохимией. В основе термохимии лежат термодинамические методы. Термодинамика — наука, изучающая закономерности превращения энергии из одной формы в другую. Объектом исследования термодинамики является система.

Система — тело или группа тел, находящихся во взаимодействии и мысленно или с помощью поверхности выделенных из окружающей среды.

По характеру обмена с окружающей средой веществом и энергией различают системы: 1) изолированную систему — не обменивающуюся с окружающей средой веществом и энергией;

• 2) закрытую систему — обменивающуюся только энергией;
• 3) открытую систему — обменивающуюся с окружающей средой веществом и энергией.

Система, одинаковая по свойствам во всех своих точках, внутри которой нет поверхности раздела, называется гомогенной. Гетерогенной системой называется система, внутри которой есть поверхность раздела (металл — раствор электролита, лед — вода, вода — водяной пар).

Состояние системы определяется термодинамическими параметрами, которые подразделяются на экстенсивные параметры (пропорциональные количеству вещества) — объем, масса, плотность, концентрация, заряд, площадь поверхности; и интенсивные параметры (аналоги сил) — температура, давление, электрический потенциал, поверхностное натяжение. Параметры состояния связаны друг с другом функциональными зависимостями.

Переход системы из одного состояния в другое называется процессом. Процессы, протекающие при постоянных значениях температуры, объема и давления, называются соответственно: изотермическими, изохорными и изобарными. Процессы, при которых система не обменивается теплотой с окружающей средой, а связана со средой только работой, называются адиабатными. Кроме того, различают обратимый процесс, который допускает возможность возвращения системы в первоначальное состояние без затраты энергии и протекающий бесконечно медленно. Процессы, не удовлетворяющие условиям обратимости, являются необратимыми.

Различают равновесное и неравновесное состояния системы. Равновесным состоянием называется такое, в котором при отсутствии внешних воздействий параметры системы не изменяются во времени. В термодинамике рассматривается не ход процесса, а только его результат. Результатом же в классической термодинамике всегда является равновесное состояние системы и среды.