Лекция (18) (1097143)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Химический процесс.Почему и как идутхимические реакции?Термодинамика и кинетикаХимия для психологов.Лекция 3.В.В.ЗагорскийПрименение химических реакций. Тепловые машиныПаровоз «Ракета» (1814)Джорджа Стефенсона,[Стивенсон (Stephenson) ]Паровоз (1834)Мирона (сын) иЕфима Черепановыхhttp://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/087/095.htmПрименение химических реакций. Тепловые машиныРусские позиции на Бородинском поле(Самокиш Н.)http://www.sgu.ru/rus_hist/img/x1-z113.jpgУильям Томсон (лорд Кельвин с 1892) (1824-1907)thermodynamics «термодинамика»Рудольф Юлиус Эмануэль Клаузиус (1822-1888)Mechanische Warmetheorie «механическая теория тепла»Термодинамические системыКонкретный объект термодинамическогоисследования называют термодинамическойсистемой или просто системой, выделенной изокружающего мира реально существующимиили воображаемыми поверхностямиТермодинамические системыОткрытыеЗакрытыеИзолированныеПервый закон термодинамикиПервый закон термодинамики –одна из форм закона сохраненияэнергии.Его формулировки:1.

Энергия не создается и неуничтожается.2. Вечный двигатель (perpetuummobile) первого рода невозможен.3. В любой изолированной системеобщее количество энергииЮлиус Роберт Майер (1814-1878)Джоуль (Joule) Джеймс Прескотт (1818-1889)Мешалка ДжоуляЕмкости длясозреванияПища и пробег(Леенсон И.А. Химические реакции: Тепловой эффект, равновесие, скорость. – М., 2002)Герман Иванович Гесс (1802-1850)(Жермен Анри или Герман Генрих)Закон «постоянства сумм тепла»Г.И.Гесс огласил в докладена Конференции Академии наук 27 марта 1840 г. :«Когда образуется какое-либо химическоесоединение, то при этом всегда выделяется однои то же количество тепла независимо от того,происходит ли образование этого соединениянепосредственно или же косвенным путем и внесколько приемов».Современная формулировка:«Тепловой эффект реакции зависит толькоот начального и конечного состояния веществи не зависит от промежуточных стадий процесса».Энтальпи’яРабота, совершаемая химической реакциейпри постоянном давлении, состоит из изменениявнутренней энергии и работы расширения:Qp = U + pVФункция состояния в изобарном процессе называетсяэнтальпи’я (от греч.

“энтальпо” – нагреваю) :Qp = H = U + pVДругое определение: разность энтальпий в двухсостояниях системы равна тепловому эффектуизобарного процесса.О работе расширения…H = U + pVTir110830-uch2-t-V102:06Термодинамические функциивеществпри 1 атм и 298 КВеществоH298o, кДж/мольN20O2CгрH2000FeH2Oг0–241,8H2OжH2Oк–285,8–291,8CO2CH4Fe3O4NO–393,5–74,9–1117,1+34,2H2Oг = Н2Ож-241,8 -285,8Н = -285,8 – (-241,8)== -44 кДжH2 + 1/2 O2 = H2O00-241,8Расчет энтальпии образования угарного газа СОЭнтальпия получения озона из кислорода3 O 2 = 2 O3ΔH -? (кДж/моль)O2 + 2 H2 = 2 H2O + 484 кДжO3 + 3 H2 = 3 H2O + 870 кДж3O2 + 6 H2 = 6 H2O + (484*3=1452) кДж+6 H2O + (870*2=1740) кДж = 2 O3 + 6 H2____________________________________3 O2 = 2 O3 - 288 кДжΔH = +144 кДж/мольТермодинамика = механическая теория теплаВ механике выражение обобщенной работы Ачерез обобщенную силу F и обобщеннуюкоординату xdA = FdxДля тепловых обратимых процессов получим:dQ = TdSгде dS – аналог «пути» для реакцииТак появилась энтропи’я - от греч.

τρoπή,«изменение» (изменение, превращение,преобразование) (Рудольф Клаузиус, 1865)Энтропи’яdQ = TdSДля изолированной системы, где dQ = 0:В самопроизвольном процессеВ равновесном процессеВ НЕсамопроизвольном процессеS > 0S = 0S < 0В общем случае в изолированной системеS  0Гиббс (Gibbs) Джозайя Уиллард (1839-1903)G = H - TSЭнергия Гиббса –разница междуэнтальпией (работойпри постоянном давлении)и «тепловым путем»реакции (1874)G – изобарно-изотермическийпотенциалИзменение энергии Гиббса как критерийвозможности самопроизвольной химической реакцииДля данной температурыПри G < 0при G > 0при G = 0Знак H+––+G = H - TSреакция возможна;реакция невозможна;система находится в равновесииЗнак SВозмож-ть самопроизв. реакции–Нет+Да–Зависит от соотношения H и TS+Зависит от соотношения H и TSВ общем случаев изолированной системе S  0http://uboyno.ru/news/tvorcheskij_besporjadok_45_foto/2011-04-08-5474Людвиг Больцман (1844-1906)В 1872 г.

Л.Больцманпредложилстатистическуюформулировку второгозакона термодинамики:Изолированнаясистема развиваетсяпреимущественно внаправлении большейтермодинамическоойвероятностиСтатистическая формулировка энтропииS = kblnW“уравнение Больцмана“, выведено М.Планком в 1900 г.W – число различных состояний системы, доступное ейпри данных условиях, или термодинамическая вероятностьмакросостояния системы.kb = R/NA = 1,38*10-16 эрг/град – постоянная Больцмана;R – универсальная газовая постоянная;NA – число АвогадроЛюдвиг Больцман (1844-1906)фото (Вена) –И.Б.ПоднебеснаяСинтез белка в рибосоме –как изменяется энтропия в клетке?Открытая биология 2.5 Модель 8.9 Синтез белкаТермодинамикаКинетикаВодородо-кислородная горелка2 Н2 + О2 = 2 Н2ОH2-gor-t2V1 (01:08)http://www.astronet.ru/db/msg/1178973http://www.cosmoworld.ru/spacehistory/photos/energia.htmlКинетическое описание химического процесса:Для реакции в общем видеaA + bB  xX + yYскорость описывается кинетическим уравнением:Более точно:Порядком реакцииназывается сумма всех показателей степеней m и n.Порядок реакции по реагенту A равен mЧисло молекул реагентов, участвующих впростой одностадийной реакции,состоящей из одного элементарного акта,называется молекулярностью реакцииМономолекулярная реакция:C2H6 = 2 CH3.v = k C(C2H6)1Бимолекулярная реакция:CH3.

+ CH3. =v = k C(CH3)2Примеры относительно редкихтримолекулярных реакций:2 NO + O2 = 2 NO2v = kC(NO)2C(O2)12 NO + Cl2 = 2 NOClH. + H. + Ar = H2 + Ar*Большинство реакций являются многостадийными,даже если они описываются простымистехиометрическими уравнениями.В этом случае обычно получается сложноекинетическое уравнение реакции.Например, для реакции H2 + Br2 = 2 HBrОпределение порядка реакции по реагенту А(остальные реагенты в избытке > 10)v = k C Anln v = ln k + n. lnCAn – тангенс угла наклонаЭнергия (Е) и координата (х) реакцииNaOH + HCl = NaCl + H2OЕРеакция в сокращенномионном виде:Н+ + ОН-Н+ + ОН- = H2O?Н2ОхЭнергия (Е) и координата (х) реакцииЕН+ + ОН-Н2ОхЭнергия (Е) и координата (х) реакцииЕН 2 + О2ЕаН2ОхЭнергия (Е) и координата (х) реакцииЕЕаРевхСванте Август Аррениус (1859-1927)еЗависимость скорости реакции от температурыУравнение АррениусаСкорость забыванияслучайных последовательностей знаковописываются уравнением Аррениусас энергией активации 190 кДж/мольМоль???Скорость забывания …Особенность реакции 1-го порядкаА → продуктыv = kA1- Время полупревращения илипериод полураспадаРадиоуглеродный метод датировкиРадиоуглеродный анализ— физический методдатирования биологических останков, предметов иматериалов биологического происхождения путёмизмерения содержания в материале радиоактивногоизотопа 14C по отношению к стабильным изотопамуглерода.

Предложен Уиллардом Либби в 1946 году(Нобелевская премия по химии, 1960).В атмосфере углерод-14 образуется из азота-14 в результатереакции:n + 14N  14C + pОбразование 14C происходит со средней скоростью ок. 2,4 ат./сна каждый квадратный сантиметр земной поверхности.Период полураспада 14C-5730±40 летВ живом организме удельная активность 14C равна примерно0,3 распада в секунду на грамм углерода.

Предельный возрастобразца, который может быть определён радиоуглеродным методом —около 60000 лет, т.е. около 10 пер. полураспада 14C.Радиоуглеродный метод датировки.Источники ошибок.Измерение возраста предметарадиоуглеродным методом возможнотолько тогда, когда соотношениеизотопов в образце не было нарушеноза время его существования, то естьобразец не был загрязнёнуглеродосодержащими материаламиболее позднего или более раннегопроисхождения, радиоактивнымивеществами и не подвергалсядействию сильных источниковрадиации. Определение возрастатаких загрязнённых образцов можетдать огромные ошибки.Энергия не возникает?Энергия не возникает?Испытание РДС-6с состоялось 12 августа 1953 г.Энерговыделение - 400 кт. Мощность пускового заряда 40 кт,меньшая часть, 10-20% энергии, выделилось за счет синтеза,остальное - деление нейтронами урановых оболочек.http://nuclear-weapons.nm.ru/russia/weapons/first-bombs/termonuclear.htm6Li+ n = 3H + 4He + 4,8 МэВ3H+ 2H = 4He + n + 17,6 МэВ(1 МэВ = 9,65*107 кДж/моль)КровопусканиеЮлиус Роберт Майер (1814-1878)Производя многочисленные кровопускания на рейде вБатавии, Майер заметил, что «кровь, выпускаемая изручной вены, отличалась такой необыкновеннойкраснотой, что, судя по цвету, я мог бы думать, что япопал на артерию».Он сделал отсюда вывод, что «температурнаяразница между собственным теплом организма и тепломокружающей среды должна находиться вколичественном соотношении с разницей в цвете обоихвидов крови, т.е.

артериальной и венозной... Этаразница в цвете является выражением размерапотребления кислорода или силы процесса сгорания,происходящего в организме».Что такое «е»?e = lim(1 + 1/x)x при x  Аррениус.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций