BAI GIANG NHIET DONG HOA HOC 74P

Views:
 
Category: Education
     
 

Presentation Description

BÀI GIẢNG NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC 74P

Comments

Presentation Transcript

slide 1:

NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC Nội dung 1. Các khái niệm cơ bản 2. Nguyên lý 1 của NĐLH và hiệu ứng nhiệt của quá trình HH nhiệt của quá trình HH 3. Nguyên lý thứ 2 của NĐLH và chiều quá trình HH

slide 2:

Phân bố những công trình nhiệt động quan trọng

slide 3:

1. Các khái niệm cơ bản Đối tượng nghiên cứu • Nhiệt động lực học là khoa học nghiên cứu các quy luật về sự biến hóa từ dạng năng lượng này sang dạng năng lượng khác. lượng khác. • Cơ sở của nhiệt động lực học là 2 nguyên lý nhiệtđộng lực học

slide 4:

Hệ nhiệt động là phần trong phạm vi hóa học đangđược khảo sát về phương diện trao đổi năng lượng và vật chất. Phần còn lại ở xung quanh là môi trường ngoài đối với hệ. . • Hệ hở là hệ có thể trao đổi cả năng lượng lẫn vật chất với môi trường ngoài. • Hệ kín là hệ chỉ trao đổi năng lượng với môi trường ngoài nhưng không traođổi vật chất với môi trường ngoài • Hệ cô lập là hệ không trao đổi cả năng lượng lẫn vật chất với môi trường ngoài.

slide 5:

• Hệ đồng thể là hệ có các tính chất lý hoá học giống nhau ở mọi điểm của hệ nghĩa là không có sự phân chia hệ thành những phần có tính chất hoá lý khác nhau • Hệ dị thể là hệ có bề mặt phân chia thành • Hệ dị thể là hệ có bề mặt phân chia thành những phần có tính chất hoá lý khác nhau • Hệ cân bằng là hệ có nhiệt độ áp suất thành phần giống nhau ở mọi điểm của hệ và không thay đổi theo thời gian

slide 6:

• Trạng thái của hệ là toàn bộ các tính chất lý hoá của hệ. • Thông số trạng thái: Trạng thái của hệ được xác định bằng các thông số nhiệt động là: nhiệt độ T áp suất P thể tích V nồng độ là: nhiệt độ T áp suất P thể tích V nồng độ C… • Hàm trạng thái là đại lượng nhiệt động có giá trị chỉ phụ thuộc vào các thông số trạng thái của hệ mà không phụ thuộc vào cách biếnđổi của hệ

slide 7:

Quá trình là sự biến đổi xảy ra ở trong hệ gắn liền với sự thay đổi ít nhất 1 thông số trạng thái • Quá trình xảy ra ở áp suất không đổi P • Quá trình xảy ra ở áp suất không đổi P hằng số gọi là quá trìnhđẳng áp • ở thể tích không đổi gọi là quá trình đẳng tích • ở nhiệt độ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt…

slide 8:

• Quá trình thuận nghịch và Quá trình không thuận nghịch Quá trình thuận nghịch: là biến đổi mà các trạng thái trung gian của hệ trải qua được xem như do các quá trình cân bằng. Một cách đơn giản để xác định tính chất thuận nghịch của một biến đổi là khảo sát xem biến đổi ngược lại có thể xảy ra được hay không khi chỉ thay đổi rất ít điều kiện thực nghiệm. Nếu biến đổi ngược xảy ra được thì đó là biến đổi thuận nghịch nếu biến đổi ngược không xảy ra được thì đó là biếnđổi bất thuận nghịch hay biếnđổi tự nhiên. Quá trình thuận nghịch là biếnđổi bất thuận nghịch hay biếnđổi tự nhiên. Quá trình bất thuận nghịch

slide 9:

Quá trình tự diễn biến Spontaneous Processes Không cần sự giúp đỡ bên ngoài NDH cho biết chiều hướng và giới hạn mà không đề cập tốc độ

slide 10:

Nhiệt Công Nhiệt • Nhiệt lượng Q cần dùng để đưa nhiệt độ của m g chất từ T 1 đến T 2 • Q m C T - T • Q m C T 2 - T 1 • C: nhiệt dung riêng

slide 11:

Công Công thay đổi thể tích A P ngoài ΔV ΔV V 2 – V1

slide 13:

2. Nguyên lý 1 NĐLH

slide 14:

Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học Trong đó: ΔU U 2 – U 1 là biến thiên nội năng của hệ

slide 15:

Nhiệt đẳng tích Nhiệt đẳng áp Nguyên lý 1

slide 16:

Nếu quá trình là đẳng áp

slide 17:

Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hoá học Nhiệt hóa học a. Nhiệt tạo thành sinh nhiệt của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ứng với trạng thái bền vững nhất trong những điều kiện đã cho về áp suất và nhiệt độ. nhiệt độ. Ví dụ: Cr + O 2 k CO 2 k Nhiêt sinh của một đơn chất 0

slide 18:

b. Nhiệt phân hủy của một hợp chất là hiệu ứng nhiệt của phản ứng phân hủy 1 mol chất thành các đơn chất. Ví dụ: Ví dụ:

slide 19:

c. Nhiệt cháy: là hiệu ứng nhiệt của phản ứng cháy 1 mol chất bằng ô xi để tạo thành sản phẩm cháy ở áp suất không đổi Ví dụ: Ví dụ:

slide 20:

Entanpi của phản ứng

slide 21:

Định luật Hess và hệ quả

slide 22:

Hệ quả 1: Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng nhiệt tạo thành của sản phẩm trừ đi tổng nhiệt tạo thành của các tác chất có kể đến các hệ số phản ứng của các chất Ví dụ: Cho phản ứng Tính sinh nhiệt mol tiêu chuẩn của PCl5 r biết sinh nhiệt mol tiêu chuẩn của PCl3r là -6072 kJ/mol

slide 23:

Hệ quả 2: Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng nhiệt cháy của các tác chất trừ tổng nhiệt cháy của các sản phẩm có kể các hệ số phảnứng của tác chất

slide 24:

Hệ quả 3: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng tổng năng lượng các liên kết bị đứt trừ tổng năng lượng liên kết được gắn. có kể các hệ số phảnứng của tác chất ΔH 0 298 ΣEđứt – ΣEgắn Ví dụ: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng:

slide 26:

3. Nguyên lý 2 của NĐLH và chiều của quá trình HH

slide 27:

• Entropi là đại lượng đặc trưng cho mỗi trạng thái của hệ • Nó biểu diễn độ tự do xáo trộn mất trật tự của các phân tử nguyên tử trong Entropi trật tự của các phân tử nguyên tử trong hệđang xét. Đối với hệ biến đổi thuận nghịch: Đối với hệ biến đổi không thuận nghịch:

slide 28:

Entropy của các trạng thái tập hợp

slide 29:

Entropy tăng với chuyển động tự do của phân tử Vì vậy: S gSlSs Chất rắn hòa tan trong dung dịch entropy tăng

slide 31:

Entropy của quá trình chuyển pha

slide 32:

Kim cương và than chì Graphite 5.7 J / K mol Diamond 2.4 J / K mol C trong kim cương trật tự hơn

slide 33:

Biến thiên Entropi của phản ứng hóa học có kể các hệ số phản ứng của tác chất Ví dụ: Tính biến thiên Entropi tiêu chuẩn của phản ứng: Ví dụ: Tính biến thiên Entropi tiêu chuẩn của phản ứng:

slide 34:

Biến thiên Entropy trong môi trường xung quanh • Nhiệt vào hoặc ra khỏi hệ tạo ra sự biến thiên Entropy trong môi trường xung quanh • Với quá trìnhđẳng nhiệt • Với quá trìnhđẳng nhiệt • Với quá trình đẳng áp: Q sys ∆H 0

slide 35:

Kết hợp nguyên lý 1 2 NĐHH : Chiều phản ứng

slide 36:

Ở điều kiện tiêu chuẩn: Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn của một chất tinh khiết là độ biến thiên thế đẳng áp của phản ứng tạo thành một mol chất đó từ các đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn. tiêu chuẩn.

slide 37:

Tính biến thiên thế đẳng áp trong phản ứng hóa học ∆G 0 pu ∆G 0 tt sp –∆G 0 tt tac chat trong đó ∆G 0 tt thế đẳng áp tạo thành của các chất tương ứng

slide 38:

Ví dụ: Tính biến thiên thế đẳng áp tiêu chuẩn của phảnứng sau:

slide 39:

Năng lượng tự do và cân bằng hóa học Thương số phản ứng Q • Q Tích số nồng độ các chất sản phẩm / Tích số nồng độ các tác chất với lũy thừa là hệ số tỷ lượng • K hằng số cân bằng Qởđiều kiện cân bằng Pư tạo sản phẩm Pư tạo tác chất Cân bằng

slide 41:

Năng lượng tự do và cân bằng hóa học Năng lượng tự do khi không ở điều kiện tiêu chuẩn T298 p1 tất cả các chất 1M Q1 Ở điều kiện tiêu chuẩn từ trên ta có ∆G ∆G 0

slide 42:

• Khi chuyển phaở TConst Ví dụ: quá trình sôi • Khi cân bằng∆G0 tức là ∆G 0 0 • Khi cân bằng∆G0 tức là ∆G 0

slide 43:

Chuyển pha loại 2 Chuyển pha loại 1 Chuyển pha loại 2

slide 44:

Phương trình Clapeyron-Clausius Ở đây ∆H là biến thiên entanpy cua quá trình chuyên pha Ở đây ∆H là biến thiên entanpy cua quá trình chuyên pha ∆V la sự thay đổi thể tích giữa 2 pha

slide 45:

• Ở điều kiện cân bằng QK ∆G0 • Ta có

slide 46:

Sự phụ thuộc của hằng số cân bằng vào nhiệt độ Pt Gibbs- Helmholtz

slide 47:

Sự̣ phụ thuộc của hằng số cân bằng vào áp suất ở đây ∆γ là thay đổi số mol. Nguyên lý Le Chatelier cho T o K P V

slide 48:

Xác định hằng số cân bằng • Thực nghiệm đo nồng độ khi cân bằng • Dựa vào ∆G 0 • Dựa vào tính ∆G • • Từ tổ hợp các hằng số cân bằng • Dựa vào nguyên lý 3

slide 49:

Ứng dụng trong điện hóa Trong điều kiện tiêu chuẩn Trong đó: E: Sức điện động của pư pin Trong đó: E: Sức điện động của pư pin

slide 50:

en.wikipedia.org/wiki/ITIES In electrochemistry ITIES is an acronym for the "Interface between Two Immiscible Electrolyte Solutions". Usually one ... Hung Le Quoc 1980-12-23.

slide 51:

Ứng dụng trong động học xúc tác Điều kiện xảy ra pứ Hóa học 1. Điều kiện nhiệt đông hoc : ∆G 0 Pứ tự diễn biến khi ∆G 0 Nếu ∆G 0 hê đạt cân bằng ∆H T ∆S. Phản ứng kết hợp ∆H 0 pư tỏa nhiệt nhưng đồng thời ∆S 0 trật tự hơn Phản ứng phân li ∆H 0 pư thu nhiệt nhưng đồng thời ∆S 0 hỗn loạn hơn 2. Điều kiên động học ∆G 0 mới nói lên khả năng xảy ra của pư. Nhưng muốn thực sự xảy ra pư thì phải có sự va chạm giữa các phân tử tác chất và quan trọng hơn là sự va chạm có hiệu quả có năng lượng đủ lớn để xảy ra pứ.

slide 52:

Ứng dụng trong nguyên cứu hóa bề mặt • Nhiệt hấp phụ • Hấp phụ là quá trình tự diễn biến kèm theo sự giảm năng lượng tự do∆G • ∆G∆H- T∆S 0 Trong đó ∆H: nhiệt hấp phụ ∆S: entropy hấp phụ ∆S: entropy hấp phụ • Khi hấp phụ vật lý entropy thường giảmgiảm bậc tự do và giảm ∆H tỏa nhiệt . • Với hấp phụ hóa học nếu xảy ra sự phân ly thì có sự tăng ∆H thu nhiệt và tăng entropy.

slide 53:

• Khi đạt cân bằng có sự phụ thuộc của hệ số giải hấp a vào nhiệt độ : • P Q là áp suất và nhiệt hấp phụ tại độ che phủ θ a: hệ số giải hấp bằng nghịch đảo của hệ số hấp phụ Q: nhiệt hấp phụ

slide 54:

Nguyên lý 3 Không thể đạt được nhiệt độ ở 0 o K

slide 55:

• Entropy của chất rắn kết tinh khi ở nhiệt độ 0 o K S k lnW Ở 0 o K không có bất cứ sự chuyển động nào nên chỉ có 01 vi trạng thái microstate nên W 1 lnW 0 S0

slide 56:

Dung dịch Các khái niệm quan trọng • Đại lượng mol riêng phần Thế đẳng áp riêng mol phần của cấu tử i Các phương trình cơ bản với đại lượng riêng mol phần: a. Pt Gibbs-Duhem thứ nhất Từ Ta có Gọi là Pt Gibbs-Duhem thứ nhất

slide 57:

Dung dịch lỏng lý tưởng định luật Raoult • Từ 2 phương trình trên ta có Phương trinh Gibbs- Duhem thứ hai P i áp suất hơi riêng phần của cấu tử i P i 0 áp suất hơi của cấu tử i tinh khiết

slide 58:

Dung dịch thực sai lệch dương sai lệch âm

slide 59:

Cân bằng lỏng hơi hệ hai cấu tử chưng cất Áp suất hơi- thành phần của hệ 2 cấu tử Nhiệt độ sôi- thành phần của hệ 2 cấu tử Nhiệt độ sôi- thành phần của hệ 2 cấu tử Có điểm đẳng phí

slide 60:

Cất rượi Bagnolet Pháp Làng Vân Viêt nam

slide 61:

Hệ một cấu tử • Pt Clapeyron-Clausius Biểu đồ hai chiều trạng thái của nước ở vùng áp suất trung bình

slide 63:

Hệ 2 cấu tử hòa tan vào nhau trong pha lỏng không tan vào nhau trong pha rắn Hai cấu tử tạo thành nhiều hợp chất hóa học có điểm nóng chảy toàn đẳng bền ở nhiệt độ nóng chảy Biểu đồ nóng chảy của hệ 2 cấu tử có điểm etecti và không tạo dung dịch rắn Biểu đồ nóng chảy của hệ nước- axit sunfuric tạo thành nhiều hợp chất hóa học

slide 65:

Hệ 2 cấu tử hòa tan nhau hoàn toàn trong pha lỏng trong pha rắn tạo thành dung dịch rắn Biểu đồ nóng chảy của hệ vàng- bạc tạo thành dung dịch rắn ở mọi tỷ lệ Biểu đồ nóng chảy của hệ Mn- Cu có điểm cực tiểu trên đường nóng chảy

slide 66:

Hai cấu tử hòa tan hoàn toàn trong pha lỏng nhưng tan hạn chế trong pha rắn Biểu đồ nóng chảy hai cấu tử hòa tan hoàn toàn trong pha lỏng nhưng tan hạn chế trong pha rắn kiểu III

slide 68:

Luyện kim

slide 69:

Một số bài tâp ví dụ

authorStream Live Help