Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych"

Sławomir Kurek
5 lat temu
Przeglądów:

Kytea samozutnośc ocesów fzyko-chemcznych 2.5.

1 Kytea samozutnośc ocesów fzyko-chemcznych Samozutność ównowaga Sens ojęce ental swobodnej Sens ojęce eneg swobodnej Oblczane zman ental oaz eneg swobodnych

KRYERIA SAMORZUNOŚCI H S Entala swobodna (bbs fee enegy) Entala swobodna jest nezwykle użyteczna zwłaszcza w ose ocesów chemcznych bochemcznych gdyż wększość z nch zebega w waunkach

2 KRYERIA SAMORZUNOŚCI H S Entala swobodna (bbs fee enegy) Entala swobodna jest nezwykle użyteczna zwłaszcza w ose ocesów chemcznych bochemcznych gdyż wększość z nch zebega w waunkach zotemczno-zobaycznych. W waunkach zotemczno-zobaycznych jest bezośedną maą samozutnośc ocesów. Watość zman ental swobodnej można oblczyć dla dowolnego ocesu nekoneczne zotemczno-zobaycznego lecz tylko w takch waunkach ma osty sens fzyczny. swobodnej oznacza zmnejszonej o watość acy objętoścowej 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

3 Kytea samozutnośc ocesów fzykochemcznych H S Entala swobodna zależy zaówno od aametów temodynamcznych jak odzaju substancj Kytea samozutnośc ocesów fzykochemcznych Wykład z Chem Fzycznej st. 2.5 / 3

4 ENERIA I ENALPIA SWOBODNA def H S F def U S d dh ds dh Q el Vd Sd df du ds du Q el dv Sd d Sd Vd df Sd dv d d d df F V d F V dv V S F V S F V 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

5 Kytea samozutnośc ocesów fzykochemcznych Funkcje któych watość maleje w wynku sontancznej zemany układu zy nazuconych mu węzach (xy = const) w stane ównowag osąga kes dolny nazywa sę otencjałam temodynamcznym lub funkcjam chaakteystycznym zmennych x y. Węzy Potencjał temodynamczny (funkcja chaakteystyczna) Waunek sontancznośc V = const. F = U - S df < P = const. = H - S d < S V = const. U du < S P = const. H dh < 2.5. Kytea samozutnośc ocesów fzykochemcznych Wykład z Chem Fzycznej st. 2.5 / 5

6 KRYERIA SAMORZUNOŚCI Uwag 1. Dla ocesów egzotemcznych H < zazwyczaj S > oces odukuje neuoządkowane zatem < oces jest sontanczny 2. Zmany ental swobodnej zależą od zman dwóch składnków zy czym H domnuje w nższych temeatuach natomast S domnuje w temeatuach wysokch 3. Czy wszystke ocesy egzotemczne są sontanczne? d dh ds nekoneczne gdyż w sytuacj: dh ds ds 4. Czy wszystke ocesy endotemczne są nesamozutne? dh ds ds dh dh 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

7 KRYERIA SAMORZUNOŚCI 5. SAMORZUNOŚĆ A EMPERAURA d dh ds 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

8 OBLICZANIE ZMIAN ENALPII SWOBODNEJ Pzykład: tonene lodu: H S = 675 (373)(45.5) = 1.2 kj mol 1. H = 6.75 kj mol 1 S = 45.5 J K 1 mol 1 Pzykład: eakcja salana metanu CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O (g) f = 8 kj mol 1 Δ = Σn Δ f (od.) - Σn s Δ f (subst.) 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

9 OBLICZANIE ZMIAN ENALPII SWOBODNEJ Pzykład: Czy onższa eakcja jest samozutna? S o 298 S o 298 H 2 O (g) H 2 (g) + 1/2 O 2 (g) = -(188.82) /2 (25.14) = 44.4 J/(Kmol) => czy to wystaczy aby udzelć odowedz? H o 298 =-( ) + + 1/2 () = kj/mol o 298 = Ho So 298 = = (298 K)*.444 = kj/mol Poces ne jest samozutny mmo dodatnej zmany ento! Wykład z Chem Fzycznej st

10 OBLICZANIE ZMIAN ENALPII SWOBODNEJ Pzykład: Poces odwacalny. Jaka jest zmana ental swobodnej tego ocesu? H 2 O (c) 1 C H 2 O (g) aowana = = H aowana - S aowana H aowana S aowana 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

11 Pzykład: temodynamczna analza denatuacj bałka ogzewane - bałka wystęują w ostac któa w danych waunkach jest otymalna stan natywny (lub klaste stanów) - denatuacja bałek może zachodzć od wływem ceła lub czynnków chemcznych (m.n. detegenty sole jony metal cężkch H) - w takce denatuacj nekowalencyjne oddzaływana ulegają osłabenu (oddzaływana koulobmowske van de-waalsa dolowe wązana wodoowe solwatacyjne t.).

Pzykład: temodynamczna analza denatuacj bałka Dane dla lzozymu 1 C 25 C 6 C 1 C kj/mol 67.4 6.7 27.8-41.4 H kj/mol 137 236 469 732 S J/ K mol 297 586 1318 267 S kj/mol 69.

12 Pzykład: temodynamczna analza denatuacj bałka Dane dla lzozymu 1 C 25 C 6 C 1 C kj/mol H kj/mol S J/ K mol S kj/mol W jakej temeatuze nastęuje denatuacja? Poma temcznej denatuacj bałek Ceło 1 2 bałko + ozuszcz. Rozuszczalnk 1-2 Poma óżnc temeatu od wływem ogzewana. Jest to w stoce oma ojemnośc celnej układu.

13 Wykład z Chem Fzycznej st Kytea samozutnośc Pownowactwo chemczne Waunk zotemczno-zobayczne ) ( n j n n n dn n d d d j ) ( S V ) ( j n j n

14 Pownowactwo chemczne Waunk zotemczno-zobayczne (cd) dn v d d Sd Vd v d def A v d Sd Vd Ad Pownowactwo chemczne w waunkach zotemczno-zobaycznych A 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

15 Pownowactwo chemczne Konsekwencje: W układze zolowanym w któym = const lub V = const jedynym do omyślena samozutnym ocesem jest eakcja chemczna. Podukcja ento mus być oocjonalna do zmany lczby ostęu eakcj a wsółczynnkem oocjonalnośc jest ownowactwo chemczne: d S Ad eguła de Dondea (1922) A Zmenność w funkcj czasu: A( ) d S d A dt dt 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

16 Pownowactwo chemczne ochodna A A A d dt ma sens szybkośc eakcj chemcznej. Sełnene owyższego waunku wymaga sełnena: Wnosk: - Zeowane sę odukcj ento jest jednoznaczne z ne zachodzenem eakcj w układze. - Wzost watośc ostęu eakcj odowada zwększanu stężena oduktów eakcj. Reakcja zebega w awą stonę. -Zmnejszene sę watośc ostęu eakcj odowada zmnejszene sę stężena oduktów. Reakcja zebega w lewą stonę. -Szybkość eakcj ne może być zecwnego znaku nż jej ownowactwo Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

17 Pownowactwo chemczne A S H gdze: H S zmana ental swobodnej eakcj zmana ental eakcj = ceło eakcj zmana ento eakcj S S m Znając ceło entoę eakcj można oblczyć jej ownowactwo ocenć czy eakcja zebegne samozutne: w awą stonę A > w lewą stonę A < czy jest w stane ównowag A= 2.5. Kytea samozutnośc Wykład z Chem Fzycznej st

18 Pownowactwo chemczne Wykład z Chem Fzycznej st Kytea samozutnośc NH H N S H A m H v H tw v m S v S S Pzykład Oblczyć standadową entoę entalę swobodną oaz ownowactwo chemczne wywołane zebegem eakcj syntezy amonaku.

Podobne dokumenty

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych

Kryteria samorzutności procesów fizyko-chemicznych 2.5.1. Samorzutność i równowaga 2.5.2. Sens i pojęcie entalpii swobodnej 2.5.3. Sens i pojęcie energii swobodnej 2.5.4. Obliczanie zmian entalpii oraz