РАСТВОРЫ
Оглавление
ЛЕКЦИЯ № 15. Третий закон термодинамики
Понятие химического сродства.Известно, что многие вещества реагируют друг с другом легко и быстро, другие вещества реагируют с трудом, а третьи – не реагируют. Исходя из этого, вывели предположение, что между веществами существует какое-то химическое сродство.
1-е предположение – мерой химического сродства была скорость реакции.
2-е предположение – М. Бертло и Х. Томсон высказали, что мерой химического сродства является тепловой эффект.
3-е предположение – max А (Вант-Гофф). Если max А > 0, то химическое сродство между веществами существует, и реакция протекает слева направо. Если Аmax< 0 →, то химического сродства между веществами нет, и реакция протекает справа налево. Если Аmax= 0, то реакция протекает и туда, и обратно. На основе этого создавался третий закон термодинамики; М. Бертло и Х. Томсон, изучая поведение термодинамических систем при низких температурах, в 1906 г. обнаружили, что при низких температурах между веществами существует так называемое химическое сродство, которое они определили как тепловой эффект, ими было установ-лено, что тепловой эффект Qv – Аmax в конденсированных системах при низких температурах, где Аmax – максимальная работа.
но на самом деле это не max, если исходить из уравнения Гельмгольца.
Для того, чтобы работа была max, она должна равняться тепловому эффекту Amax = Qv, надо вычислить:
ΔF = Qv.
Аналитические выражения третьего закона термодинамики:
это изохорно-изотермические условия.
Если Аmax = QP, ΔG, Qp, ΔH – функции
это изобарно-изотермические условия.
Тепловая теорема Нернста(третий закон термодинамики)(рис. 16)
Рис. 16
Энергии (ΔU, ΔH, QV, QP, ΔF, ΔG), tgαугла наклона прямой – дает температурный коэффициент любой функции.
Для реакций, протекающих в конденсированных системахпри приближении температуры к абсолютному нулю, кривые max работы и теплового эффекта соединяются и имеют одну большую касательную, параллельную оси температур.
Следствия из третьего закона термодинамики:
1. Свойства энтропии вблизи абсолютного нуля – постулат Планка:
ΔF = ΔU – TΔS.
абсолютная энтропия.
2. Теплоемкость Сp, Сv
3. Коэффициент термического расширения тела и термического давления.
Идеальные газы не подчиняются третьему закону термодинамики, так как газ вблизи абсолютного нуля называется вырожденным.
CP – CV ≠ R вблизи абсолютного нуля – уравнение Майера не работает.
4. О невозможности достижения абсолютного нуля. Третий закон термодинамики – приближенный закон. Используется для совершенного кристалла любого вещества.
1) Введение
2) ЛЕКЦИЯ № 1. Идеальный газ. Уравнение состояния реального газа
3) Элементы молекулярно-кинетической теории
4) Уравнение состояния идеального газа
5) Кинетическая теория газов
6) Уравнение состояния реального газа
7) ЛЕКЦИЯ № 2. Химическая термодинамика
8) Системы и их классификация
9) Термодинамические параметры. Термодинамические показатели. Баланс напряжений
10) Первый закон термодинамики. Калорические коэффициенты. Связь между функциями CP и Cv
11) Изопроцессы в термодинамике. Энергия Гельмгольца
12) Процессы. Второй закон термодинамики
13) Цикл Карно
14) Невозможность вечного двигателя
15) ЛЕКЦИЯ № 3. Растворы
16) Общая характеристика растворов
17) Концентрация и способы ее выражения
18) Растворимость газов в жидкостях
19) Растворы неэлектролитов. Закон Рауля и его следствия
20) Осмос
21) Фугитивность
22) Закон Генри
23) ЛЕКЦИЯ № 4. Катализ
24) История открытия явления катализа
25) Механизм каталитического взаимодействия. Виды катализаторов
26) ЛЕКЦИЯ № 5. Химическое равновесие
27) Понятие химического равновесия. Закон действующих масс
28) Уравнение изотермы химической реакции
29) Уравнения изохоры, изобары химической реакции
30) Расчет KP (метод Темкина-Шварцмана)
31) Расчет равновесного состава химического равновесия
32) ЛЕКЦИЯ № 6. Химическая кинетика
33) Понятие химической кинетики
34) Факторы, влияющие на скорость химической реакции
35) ЛЕКЦИЯ № 7. Коррозия металлов
36) Основные понятия и терминология
37) Классификация процессов коррозии металлов
38) Виды коррозионных разрушений
39) Методы защиты от коррозии
40) ЛЕКЦИЯ № 8. Физико-химический анализ
41) Суть физико-химического анализа
42) Однокомпонентные системы
43) Физико-химические методы анализа состава сплавов
44) ЛЕКЦИЯ № 9. Термохимия
45) Понятие термохимии
46) Закон Гесса
47) Закон Кирхгоффа. Интегральная форма уравнений Кирхгоффа
48) ЛЕКЦИЯ № 10. Гальванические элементы
49) Понятие гальванического элемента
50) Химические источники тока
51) Регенерация и утилизация ХИТов
52) ЛЕКЦИЯ № 11. Электрохимия
53) Понятие электрохимии
54) Электродные процессы
55) Катодные и анодные процессы в гальванотехнике
56) Современные направления в развитии термодинамической и прикладной электрохимии
57) ЛЕКЦИЯ № 12. Теоретическая электрохимия
58) Ассоциации в растворах электролитов. Понятие о теории сильных электролитов. Активность
59) Термодинамика растворов электролитов. Типы ДЭС
60) Современные подходы к описанию термодинамических свойств растворов электролитов
61) Термодинамические характеристики ионов в растворах электролитов
62) Неравновесные явления в ионной системе
63) Равновесие в системе жидкость – жидкость
64) Понятие ДЭС. Модельные представления о строении ДЭС на границе раздела фаз
65) Проводники первого и второго рода
66) Электроды сравнения
67) ЛЕКЦИЯ № 13. Электрохимическая кинетика
68) Основные кинетические характеристики и методы их расчетов
69) Уравнения электрохимической кинетики, пределы их применимости
70) Кинетические особенности электроосаждения металлов и сплавов
71) Влияние природы растворителя на скорость электрохимических реакций
72) Электроосмос
73) Электрокапиллярные кривые
74) Электрохимическое перенапряжение (перенапряжение переноса заряда)
75) Факторы, влияющие на перенапряжение водорода. Перенапряжение кислорода
76) ЛЕКЦИЯ № 14. Применение теоретической и прикладной электрохимии
77) Прикладная электрохимия
78) Электрохимия углерода
79) Биоэлектрохимия
80) Стохастические процессы и самоорганизующиеся системы
81) Исследование явления высокотемпературной сверхпроводимости в оксидах сложного состава
82) Моделирование электрохимических процессов
83) Метод гальваностатических кривых
84) ЛЕКЦИЯ № 15. Третий закон термодинамики
Раствор- гомогенная система, состоящая из растворенного вещества, растворителя и продуктов взаимодействия между ними.Растворы бывают газообразные (атмосфера), жидкие (природная вода), твердые (сплавы). Свойства растворов зависят от природы растворителя (вода, ацетон, керосин и др.), от природы растворенных веществ (кислоты, основания, соли, газы и др.), а также от концентрации растворенного вещества в растворе. В настоящем практикуме рассматриваются, в основном, свойства водных растворов.
Идеальные растворы – растворы, которые образуются без изменения объема растворителя и без теплового эффекта, т.е. DVр-ра = 0 и DНр-ра = 0. В этом случае предполагается, что между молекулами растворителя и молекулами растворенного вещества отсутствует межмолекулярное взаимодействие. К идеальным растворам с некоторым приближением относят разбавленные растворы органических веществ и газов в воде (растворы неэлектролитов).
Реальные растворы - растворы кислот, оснований, солей в воде (электролиты), образование которых сопровождается взаимодействием молекул растворителя и растворенного вещества, изменением объема растворителя и выделением или поглощением тепла. К реальным - относятся также концентрированные растворы неэлектролитов.