Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать неотразимый комплимент Как противостоять манипуляциям мужчин? Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?

Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника







Энтропия и ее изменение при различных процессах





В большинстве химических процессов одновременно происходит два явления: передача энергии и изменение в упорядоченном расположении частиц относительно друг друга. Все частицы (молекулы, атомы, ионы) стремятся к беспорядочному движению, поэтому система стремится перейти из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное. Количественной мерой беспорядка (хаотичности, неупорядоченности) системы является энтропия S. Например, если баллон с газом соединить с пустым сосудом, то газ из баллона распределится по всему объему сосуда. Система из более упорядоченного состояния перейдет с менее упорядоченное, значит, энтропия при этом увеличится (ΔS > 0).

Энтропия всегда возрастает (ΔS > 0) при переходе системы из более упорядоченного состояния в менее упорядоченное: при переходе вещества из кристаллического состояния в жидкое и из жидкого в газообразное, при повышении температуры, при растворении и диссоциации кристаллического вещества и т.д.

В случае перехода системы из менее упорядоченного состояния в более упорядоченное энтропия системы уменьшается (ΔS < 0), например при конденсации, кристаллизации, понижении температуры и т.д.

В термодинамике изменение энтропии связано с теплотой выражением:

dS = δQ/T или ΔS=ΔH/T

Энтропии веществ, как и их энтальпии образования относят к стандартным условиям. Стандартная энтропия одного моля обозначается S0298, это справочная величина, измеряется в [Дж/(К·моль)] (Приложение, табл.2).

Например:

стандартная энтропия льда…….S0298 = 39,7 Дж/(К·моль)

.воды…….S0298 = 70,08 Дж/(К·моль)

водяного пара……S0298 = 188,72 Дж/(К·моль)

т.е. энтропия возрастает – степень беспорядка вещества в газообразном состоянии больше.

У графита S0298 = 5,74 Дж/(К·моль), у алмаза S0298 = 2,36 Дж/(К·моль), так как у веществ с аморфной структурой энтропия больше, чем с кристаллической.

Энтропия S0298, Дж/(К·моль) растет с усложнением молекул, например:

NO(г) … S0298 = 210,6 Дж/(К·моль) О(г)...... S0298 = 160,95 Дж/(К·моль)

NO2(г)….S0298 = 240,5Дж/(К·моль) О2(г)…...S0298 = 205,04Дж/(К·моль)

N2O4(г)....S0298 = 304,5Дж/(К·моль) О3(г)….. S0298 = 238,80Дж/(К·моль)

В ходе химических реакций энтропия также изменяется, так, при увеличении числа молекул газообразных веществ энтропия системы возрастает, при уменьшении ­ ­- понижается.

Изменение энтропии системы в результате протекания процессов определяется по уравнению:

ΔS0 = ∑ ΔS0прод. - ∑ ΔS0исх.

Например: в реакции

С (графит) + СО2(г) = 2СО (г); ΔS0298 = 87,8 Дж/К

В левой части уравнения 1 моль газообразного вещества СО2(г), а в правой части – 2 моль газообразного вещества 2СО(г), значит объем системы увеличивается и энтропия возрастает (ΔS > 0).

С увеличением энтропии (ΔS > 0) протекают также реакции:

2 Н2О (г) = 2 Н2 (г) + О2 (г)

2 Н2О2 (ж)= 2 Н2О (ж) + О2 (г)

СаСО3 (к) = СаО (к) + СО2 (г) , ΔS0298 = 160,48 Дж/К

В реакции образования аммиака

N2 (г) + 3 H2 (г) = 2 NH3 (г) ; ΔS0298 = - 103,1 Дж/К

Объем системы уменьшается, поэтому и энтропия понижается (ΔS < 0).

С уменьшением энтропии (ΔS < 0) протекают реакции:

3 H2 (г) + N2 (г) = 2 NH3 (г)

2 H2 (г) + О2 (г) = 2 H2O (ж)

В реакциях между твердыми веществами и в процессах, в которых количество газообразных веществ не меняется, энтропия практически не меняется и ее изменение определяется структурой молекул или структурой кристаллической решетки, например:

С (графит) + О2 (г) = СО2 (г), ΔS0298 = 2,9 Дж/К

Al(к) + Sb (к) = AlSb (к), ΔS0298 = - 5,01 Дж/К

Пример 1.Рассчитайте и объясните изменение энтропии для процесса:

2SO2 (г) + O2(г) = 2SO2(г)

Решение. Выпишем из Приложения 2 значения стандартных энтропий веществ S0 , Дж/(К·моль):

Соединение………… SO2 (г) O2 (г) SO3 (г)

S0 , Дж/(К·моль)……...248,1 205,04 256,23

Согласно следствию из закона Гесса

ΔS0 = 2 S0SO3(г) – ( 2 S0SO2(г) + S0O2(г) ) = 2·256,23 – (2·248,1 + 205,04) = - 188,78 Дж/К

Так как ΔS < 0, энтропия уменьшается вследствии уменьшения объема системы, т.е. уменьшения числа молей газообразных веществ (в левой части 3 моль газообразных веществ, в правой – 2 моль).

Пример 2.Рассчитайте и объясните изменение энтропии для процесса:

Сu2S (к) + 2 O2 (г) = 2 CuO (к) + SO2 (г)

Решение. Выпишем из Приложения 2 значения стандартных энтропий веществ S0 , Дж/(К·моль):

Соединение………… Cu2S (к) O2 (г) CuO (к) SO2 (г)

S0 , Дж/(К·моль)……..119,24 205,04 42,64 248,1

Согласно следствию из закона Гесса

ΔS0 = ( 2 S0 CuO (к) + S0 SO2(г)) – (S0 Cu2S (к) + 2 S0 O2(г) ) = (2·42,64 + 248,1) – (119,24 + 205,04) = 9,1 Дж/К

Энтропия незначительно увеличивается, это объясняется усложнением структуры молекулы SO2 (г) по сравнению с молекулой O2 (г).

Пример 3.Определить изменение энтропии для процесса:

С (графит) + О2 (г) = СО2 (г)

Решение: Выпишем из Приложения 2 значения стандартной энтропии S0 , Дж/(К·моль):

соединение……….. С (графит)…….О2 (г) ……….СО2 (г)

S0 , Дж/(К·моль)……5,7…………205,0………..213,7

Тогда

ΔS0 = S0 СО2 – (S0 С + S0 О2) = 213,68 – (5,74+ 205,04) = 2,9 Дж/К.

Так как ΔS > 0, энтропия в процессе реакции незначительно увеличивается. Объем системы не изменяется, но энтропия растет вследствии усложнения структуры молекулы СО2 по сравнению с молекулой О2.

 

 








Date: 2015-05-09; view: 509; Нарушение авторских прав

mydocx.ru - 2015-2017 year. (0.006 sec.) - Пожаловаться на публикацию