Ле-Шателье принципі

Химиялық тепе-теңдік күйдегі жүйеге сырттан әсер етсе (температура, концентрация, қысым өзгерсе) тепе-теңдік сол әсерге қарама-қарсы бағытта өзгереді. Мысал:

N₂ + 3H₂ « 2NH₃ + 46,2 кДж DН = - 46,2кДж/моль

 

Бұл реакцияда жылу бөлінеді, сондықтан температураны жоғарылатсақ, реакция кері бағытта жүреді.

28. Химиялық реакция кезінде энергияның өзгеруі

Бұл теория еріген зат пен еріткіш арасында химиялық әрекеттесу бар деп есептейді. Осындай әрекеттесудің нәтижесінде түзілетін заттар - сольваттар, ал егер еріткіш су болса - гидраттар деп аталады. Д.И. Менделеевтің химиялық теориясын И.А. Каблуков, В.А. Кистяковский жалғастырып, дамытты.

Химиялық теория бойынша гидраттар түзілгенде, ерітіндінің қасиеттері өзгереді. Мысалы: СuSO₄ (сусыз, ақ түсті) суда ерігенде [Cu(H₂O)₄]²⁺ деген аквакомплекс түзіледі, ерітінді көк түске боялады. Бүл процессгидратация деп аталады. Еру процесі химиялық реакциялар жүретін заңдылықтарға бағынады.

Егер DG = DH - T DS екенін еске түсіріп, DG мәнін есептесек және DG< 0 болса - зат өз еркімен ериді. Сонда энтропия өседі: DS > 0.

Зат ерігенде жылу бөлінеді немесе сіңіріледі:

DН_еру = (-DH₁ + DH₂)

-DH₁ - кристалдық тордың бұзылу жылуы

-DH₂ - гидраттану жылуы

DH₁ > 0 - кристалдық тордың бұзылуы -эндотермиялық процесс, ал -DH₂ < 0 -гидраттану процесінде жылу бөлінеді, демек ол экзотермиялық процесс. Негізінде DН_еру мәні қосылыстағы химиялық байланыстың табиғатына тәуелді. Мысалы иондық торды бұзу үшін жұмсалатын энергияның мәні молекулалық торды бұзу үшін жұмсалатын энергиядан әлдеқайда үлкен болады.

 

 

29.Термохимияның негізгі түсініктері

“Термохимия дегеніміз - жылу бөле немесе сіңіре жүретін процестерді зерттейтін химия ғылымының бір бөлігі”.

“Тұрақты қысымда немесе тұрақты көлемде жүріп жатқан химиялық реакцияның нәтижесінде бөлінген немесе сіңірілген жылу мөлшерін химиялық реакцияның жылу эффектісі дейді”.

Жылу эффектісін 1 мольге есептейді.

“Заттардың формуласымен қатар жылу эффектісін қосып жазатын теңдеулерді термохимиялық теңдеулер деп атайды”.

Әр түрлі химиялық реакциялардың жылу эффектілерін салыстыру үшін стандартты жағдай қабылданған. Стандартты жағдай дегеніміз -заттың 1 молінің 101,325 кПа-ға тең қысымдағы және 298 К (25⁰ С) -а тең температурадағы жағдайы.

“Стандартты жылу эффектісі деп реакцияның стандартты жағдайдағы жылу эффектісін айтады”.

Термохимияның негізгі заңы - Гесс заңы

 

1840 ж. Гесс мынадай заң ұсынды:

“Химиялық реакцияның жылу эффектісі оның жүру жолына тәуелді емес, тек реагенттер мен өнімдердің күйіне тәуелді”.

Гесс заңынан шығатын салдарлар:

1. “Химиялық реакцияның жылу эффектісі ((H_p⁰) реакция өнімдерінің түзілу энтальпияларының қосындысынан әрекеттесуші заттардың түзілу энтальпияларын алып тастағанда шығады”.

(H_p⁰ = ( (Н₂₉₈⁰ (өнім) - ( (Н₂₉₈⁰ (әрекет. зат)

 

2. Жану реакциясының жылу эффектісі әрекеттесуші заттардың жану жылуларының қосындысынан өнімдердің жану жылуларын алып тастағанда шығады.

Лавуазье-Лаплас заңы.

“Тура реакцияның жылу эффектісі кері реакцияның жылу эффектісіне тең, тек таңбасы қарама-қарсы”.

30. Термодинамиканың 1-ші және 2-ші заңы.

Әр түрлі процестердің энергия өзгеруін және осы өзгерудің болуын немесе болмауын зерттейтін ғылымды термодинамика деп атайды.

Егер кез келген бір ж‰йе Q-ға тең жылуды сіңіріп, өз жағдайын өзгертсе, жылу осы ж‰йенҢœ ішкі энергиясының өзгеруіне және жұмыс жасалуына жұмсалады.

 

Q = (U + A

 

- осы теңдеуді термодинамиканың бірінші бастамасы дейді.

“Химиялық процестердің энергетикасын зерттейтін бөлімді химиялық термодинамика дейді”.

Термодинамиканың бірінші бастамасы энергияның жоғалмайтынын көрсетеді. Ж‰йеге жұмсалған жылу жұмысқа айналады, ал жұмыс жылуға айналады.

Изобаралық процесті қарастырайық.

Егер процесс бір қалыпты қысымда жүрсе, көлем өзгеріп тұрады. P=const - осындай процесс изобаралық деп аталады. Сонда термодинамиканың І бастамасы былай жазылады:

 

Q_p = (U + P (V

 

P (V - көлем өзгерту жұмысы.

Ал изохоралық процесте көлем өзгермейді V = const, демек көлем өзгертетін жұмыс жоқ А = 0, сонда термодинамиканың І бастамасы былай жазылады: Q = (U

Термодинамикада U + PV деп алынған шаманы энтальпиядеп атайды. Оны былай белгілейді:

 

Н = U + PV

Энтальпия ж‰йенҢœ энергетикалық жағдайын сипаттайды.

Термодинамиканың екінші бастамасы. Энтропия

Термодинамиканың екінші бастамасы химиялық процестің жүру бағытын қарастырады. Анықтамасын Клаузиус берген: “Жылу өз бетімен суық заттан жылы затқа ауыспайды”. Жылу ауысу үшін жұмыс жасау қажет. Ал кейбір процестер өз еркімен жүреді. Өз еркімен жүретін процестердің қаншалықты мүмкін екенін білу үшін энтропия деген ұғым қабылданған.

Энтропия дегеніміз - жүйенің белгілі бір күйінің функциясы. Оның өзгеруін былай белгілейді:

 

dQ

dS = ^______

T

S - энтропия,

dQ - жылу мөлшері,

Т - абсолюттік температура.

 

Энтропияның өзгеруі былай көрсетіледі: DS = S₁- S₂. Өлшем бірлігі Дж/моль ^. К; Стандартты энтропия - S⁰₂₉₈.

Энтропия жүйедегі ретсіздіктің мөлшерін көрсетеді. Әрбір процесс ретсіздік мол бағытта жүруге тырысады. Неғұрлым ретсіздік көп болса, соғұрлым бөлшектердің әрекеттесуінің мүмкіншілігі көп болады.

Больцманның пікірі бойынша энтропия ықтималдылықтың логарифміне тура пропорционал:

 

S = k ln W

 

k - Больцман тұрақтысы,

W - ықтималдылық.

 

әрекеттесуге әкелетін ориентация саны

W = ^{_____________________________________________________}

ориентацияның жалпы саны

 

Энтропияның өзгеруін Гесс заңы арқылы есептеуге болады:

 

S S⁰ = ( S⁰ (өнімдер) - S S⁰ (реагенттер)

31. Ерітінділер туралы түсінік

Ерітінділер.Күнделікті тіршілікте кездесетін заттардың барлығы таза болып есептелінбейді, олардың көбі қоспалар болып табылады. Бұл қоспалар гомогенді (біртектес) болады, демек олардың құрамындағы компоненттер бүкіл көлемде бір қалыпты таратылған. Осындай гомогенді қоспалар ерітінділер деп аталады.

Ерітінділер - дисперсті жүйенің бір түрі. Бір затта екінші заттың ұсақ бөлшектері біркелкі таралғанда түзілетін жүйе - дисперсті жүйедеп аталады. Дисперсті жүйе - дисперстік фазадан және дисперсиялық ортадан тұрады.

Дисперстік фаза дегеніміз - ұсақ бөлшектер түрінде таралған зат, ал сол бөлшектер таралған орта- дисперсиялық орта.

Ерітінділер қатты, сұйық, газ күйінде болады. Қатты ерітінділер - металдық құймалар, сұйық ерітінділер - біркелкі фазадан тұратын көп компонентті жүйе, газ күйіндегі ерітінділер - газдардың қоспасы.

Дисперсті фазаның өлшеміне байланысты дисперсті ж‰йелер жүзгін, коллоидты және нағыз ерітінділерге бөлінеді.

Жүзгін ерітінділер үшін: ұсақ бөлшектердің радиусы r > 10^{- 7 м}

Коллоидты ерітінділер үшін: 10^-9- 10^{-7 м}

Нағыз ерітінділер үшін: r < 10^{-9 м}

Біздің қарастыратынымыз нағыз ерітінділер: оның ішінде сулы ерітінділер. Сулы ерітінділердің жануарлар мен өсімдіктер тіршілігінде маңызы өте зор.

Ерітінділердің концентрациясы

 

Концентрация дегеніміз - ерітіндінің белгілі бір көлеміндегі еріген заттың мөлшері. Ерітінділердің концентрациясын әр түрлі мәндермен өрнектеуге болады.

m _{еріген зат}

1) Массалық үлес: w = ^{_____________}

m _{ерітінді}

 

%-бен есептесе: w = 100%

 

m₁- еріген заттың массасы.

m₂- ерітіндінің массасы.

2) Молярлық концентрация немесе молярлық С_м - еріген заттың мольмен алынған мөлшерінің ерітінді көлеміне қатынасы.

Мысал: калий хлоридінің 1,5 М ерітіндісі

немесе С_m (KСl)= 1,5 моль/л.

Осындай ерітіндінің 1 литрін дайындау үшін алынатын калий хлоридінің массасын есептейік:

1 моль KСl – 74,5г

1,5 моль KСl - х х = 111,75 г