Лекция (3) (Сборник презентаций лекций)

Лекция 2Энергия Гиббса. Стандартная энергия Гиббсаобразования вещества. Расчет энергии Гиббса реакции.Кинетика химических реакций.Галина Петровна Жмуркок.х.н., доцентКафедра общей химииХимический факультет МГУ2014CO2(г.) + 2NaOH(к.) = Na2CO3(к.) + H2O(ж.) rHo = –210,4 кДжSo 213,764,413570,1Дж/КмольrSo = 70,1 + 135 – 264,4 – 213,7 = –137,4 Дж/К < 0системавнешняя средаQ>0rSSвн.срSвн .ср.Q  r H TTSобщ.   rS  Sвн .ср.

  rS  –137,4 2r HT(210400) 568,6 Дж/К  0298Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014ЭНЕРГИЯ ГИББСАВ самопроизвольном процессеSобщ.r H  rS 0Tили r H  T rS  0G  энергия ГиббсаrG = rH –T∙rS < 0rG < 0 — можно получить полезную работуH2(г.) + ½O2(г.) = H2O(ж.)rG = –237,2 кДжrG > 0 — необходимо затратить работуh6CO2(г.) + 6H2O(ж.) → C6H12O6 (к.) + 6O2(г.) rG = 2870,4 кДж3Жмурко Г.П.

Кафедра общей химии. МГУ. 2014ЭНЕРГИЯ ГИББСАrG = rH –T∙rSДля реакций образования веществаВ таблицах при 298КfG = fH –T∙fSСтандартная энергия Гиббса образования fG — изменение энергии Гиббсапри образовании 1 моля вещества в стандартном состоянии из простыхвеществ в стандартных состояниях элементовЭнергия Гиббса образования fG простого вещества в стандартномсостоянии элемента при любой температуре равна нулю.Расчет энергии Гиббса реакциипри любой Тпри Т = 298 К (25С)rG = rH – TrSrG = fG(прод.) – fG(исх.

в-в)298 К4Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014Реакция CO(г.) + 3H2(г.) = СН4(г.) + Н2О(ж.)5Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014от 0 до 100СРеакция CO(г.) + 3H2(г.) = СН4(г.) + Н2О6Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014от 0 до 700СЭНЕРГИЯ ГИББСА РЕАКЦИИrG = rH – TrSЭнтальпийный факторЭнтропийный факторблагоприятный rH < 0благоприятный rS > 0неблагоприятный rH > 0неблагоприятный rS < 071234rH < 0 rH > 0 rH < 0 rH > 0 rS > 0 rS < 0 rS < 0 rS > 0Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ.

2014Зависимость rG от температурыrG = rH – TrS rG(2) rH > 0, rS < 0(3) rH < 0, rS < 00Т(4) rH > 0, rS > 0(1) rH < 0, rS > 08Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАХимическая кинетика изучает закономерности протеканияхимических реакций во времениПРОСТЫЕ РЕАКЦИИА  B (одностадийные)СЛОЖНЫЕ РЕАКЦИИC  D (многостадийные)последовательныепараллельныемеханизмE  F (медленно)F  D (быстро)лимитирующая стадияEF9Е (медленно)СF (медленно)D (быстро)лимитирующая стадияСDЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ.

2014механизмC  E (быстро)ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАСкорость гомогенной реакции — изменение количествавещества n в единице объема V в единицу времени r 1 = 2 n1 >  n2rср.1 > rср.2rист.1 dnV dV  constrист.  101 nV dсdcdnVмоль/л  сЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА2N2O5(р.) = 2N2O4(р.) + O2(г.)1 nN 2O 5 1 nN 2O 4rV  2 V  2 V  nO 2nirm i  V  Скорость реакции –изменение количества вещества, вединице объема, в единицу времени, рассчитанное на единицуего стехиометрического коэффициента mi11Жмурко Г.П. Кафедра общей химии.

МГУ. 2014ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ОТ КОНЦЕНТРАЦИИir  k   Ciосновной закон химической кинетики,кинетическое уравнениеiСi — концентрация i-го компонентаi — порядок реакции по i-му компонентуn = i — общий порядок реакцииk — константа скоростиПОРЯДОК РЕАКЦИИ — устанавливается экспериментально (состехиометр. коэф. совпадает только для простых реакций)КОНСТАНТА СКОРОСТИ —коэффициент в кинетическомуравнении, численно равный скорости реакции при концентрацияхвсех реагентов равных 1 моль/лr = kCr = kCi2r = kCinПорядок реакции12nРазмерность kс 1Кинетическое уравнение12лмоль  сЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014лn1мольn1  cХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАСкорость гетерогенной реакции— изменениеколичества вещества n в единицу времени  на единицуповерхности S1 dnrS dМедленная стадия(2)  кинетическое уравнениеМедленная стадия (1) или (3)  нет кинетического уравнения13Жмурко Г.П.

Кафедра общей химии. МГУ. 2014ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ[A….B] переходноесостояниеΔ rHЭнергия активации Еа — минимальная избыточнаяэнергия, необходимая молекулам для вступления вреакцию.14Жмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫДоляактивныхмолекулeEaRTДоля молекул с энергией ЕT2 > T1Доля акт. мол.(Т2) > Доля акт. мол.(Т1)T1Доля акт. мол.(Еа2) > Доля акт. мол.(Еа1)T2Еа2 < Еа115Жмурко Г.П. Кафедра общей химии.

МГУ. 2014ЕХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАr  k   Ci ikE aA  e RTiУРАВНЕНИЕАРРЕНИУСАEa — энергия активации (не зависит от t)А — предэкспоненциальный множительeEaRT— доля активных молекулln k  ln A 16EaRTЖмурко Г.П. Кафедра общей химии. МГУ. 2014ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКАВЛИЯНИЕ КАТАЛИЗАТОРА НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИКатализаторы – вещества, ускоряющие химическую реакцию.Вступают в промежуточное химическое взаимодействие с участниками реакции, а затем восстанавливают свой химический состав.Е[A….B][A…Kat...B]Ea(к)[A… Kat]Δr HПуть реакции17Жмурко Г.П. Кафедра общей химии.

МГУ. 2014.