Ентропията и промяна в химическата реакция
Ентропията и промяна в химическата реакция
Измерете разстроен състояние на системата е термодинамична функция, наречена ентропия.
състояние на системата може да се характеризира с microstates на нейните съставни частици, т.е.. д. на техните незабавни координати и скорости на различните видове превозни средства в различни посоки. Брой Microstates система, наречена термодинамичната вероятността от W. системата Тъй като броят на частици в огромна система (например, 1 мол 6,02-1023 оценки на частици), термодинамичната вероятността на системата се изразява в огромен брой. Затова използвайте логаритъм на термодинамична вероятност LNW. Стойност, равна klnW = S, където к е константата на Болцман, и S - ентропия на системата. Ентропията на един мол от веществото, има единична стойност на J / (мол х К). Ентропията на вещество в стандартната състояние се нарича стандартната ентропията veschestvaS °.
За разлика от други термодинамични функции, е възможно да се определи не само промяната на ентропията, но и неговата абсолютна смисъла. Това следва от изразява в 1,911 М Планк постулат, според който "в абсолютна нула, ентропията на перфектно кристал е нула." Този постулат се нарича третия закон на термодинамиката.
Тъй като температурата се увеличава скоростта на различните частици движения, т. Е. Техният брой microstate и съответно термодинамичната вероятност и ентропията вещество.
При прехода от твърдо в течно състояние се увеличава значително разбъркано, а оттам и на ентропията на веществото (S0pl). Особено разстройство се увеличава рязко вещество в прехода си от течност в газообразно състояние (S ° под обратен хладник). Ентропията се увеличава по време на прехода от кристално вещество аморфно състояние. Ентропията прости вещества е периодична функция на поредния номер на елемента. Увеличаването на броя на атомите в молекулата и сложността на молекулата води до увеличаване на ентропията.
Промяната в ентропията на системата в резултат на химична реакция (DRS °) (реакционна ентропията) е равна на сумата на ентропията на реакционните продукти минус сумата на ентропията на изходните материали при отчитане на стехиометрични коефициенти. В резултат на химична реакция (2.13) е изменение в ентропията на системата (реакция ентропията).
DRS ° = + lS0L mS0M-dS0D-bS0B (2.15)
Пример 4. Изчислява ентропията реакция CH4 на + H2O = СО + Zn2 при стандартни условия, реагенти и продукти от процеса. Решение. В съответствие с уравнение (2.15) може да се запише:
DRS ° = + S0CO 3S0H2-S0CH4-S0H2O® = 1 мол • 197.54 J / мол К • • мола + 3 130,58 J / мол К • • мол -1 186.19 J / мол • K -1 мол • 188,7 J / мол • К = 214,39Dzh / К.
Отговор: DRS ° = 214,39 J / К.
Както може да се види, промяната в ентропията на системата чрез взаимодействие увеличава (положителна реакция ентропията) DRS °> 0. ентропията процес ще се увеличи, ако обемът на реакционната система ще се увеличи. Газообразни вещества се наричат "носители ентропия".
По този начин, ентропията характеризира броя microstates, и е мярка за разстройство в система. Увеличение показва, системата е в термодинамичен резултат процес от по-подредено състояние на по-малко подреден.
Вторият закон на термодинамиката за изолирани системи. в изолирани системи спонтанно protekayuttolko процеси придружени от увеличаване на ентропията: DrS0> 0.
Системи, в които се химични реакции, не са изолирани, тъй като те са придружени от промени във вътрешната енергия (топлина на реакцията), т. Е. обмен на енергия с околната среда. Химични реакции могат да продължат спонтанно и без увеличаване на ентропията, но това увеличава ентропията на околната среда. Например, химични реакции в организма се придружава от намаляване на ентропията (поръчка система настъпва). Въпреки това, тялото получава енергия от околната среда (храна, въздух). Приготвяне на храни придружава с увеличаване на ентропията околната среда, т.е.. Е. живота на всеки от които е свързан с увеличаване на ентропията.
Химични реакции обикновено са придружени от промени в двете ентропия енталпия.
Енталпията и ентропията фактори на изобарно-изотермични процеси. От предходната дискусия следва, че химични процеси се срещат в две направления: а) желание да образуват силни връзки между частиците се повиши до по-сложни съединения, придружени от намаляване на енергийната система; б) ангажимент за отделяне на частиците на заболяването се характеризира с увеличаване на ентропията. Първата тенденция е изобарно-изотермични условия, характеризиращи енталпия фактор процес и се изразява количествено чрез DRS ° (кДж / мол). Втората тенденция се характеризира с коефициент на ентропията и количествено изразени продукт на абсолютната температура на ентропията на процеса, т.е.. Е. TDrS ° (кДж / мол).