ऊष्मप्रवैगिकी द्वारा हल की गई सबसे महत्वपूर्ण समस्याओं में से एक रासायनिक प्रक्रिया की सहज घटना की मौलिक संभावना (या असंभव) की स्थापना है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, एक रासायनिक प्रक्रिया का प्रवाह प्रणाली के एन्ट्रापी में वृद्धि के पक्षधर है। एन्ट्रापी में वृद्धि कणों को अलग करने, रासायनिक बंधनों को तोड़ने, क्रिस्टल जाली को नष्ट करने, पदार्थों को भंग करने आदि से प्राप्त होती है। हालांकि, ये सभी प्रक्रियाएं अनिवार्य रूप से सिस्टम की एन्थैल्पी में वृद्धि के साथ होती हैं, जो प्रक्रिया को आगे बढ़ने से रोकती हैं। जाहिर है, किसी रासायनिक प्रक्रिया की मौलिक संभावना की समस्या को हल करने के लिए, सिस्टम की एन्ट्रापी और एन्थैल्पी दोनों में परिवर्तन को एक साथ ध्यान में रखना आवश्यक है। निरंतर तापमान और दबाव पर, इस उद्देश्य के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा (कभी-कभी केवल गिब्स ऊर्जा) नामक थर्मोडायनामिक फ़ंक्शन का उपयोग किया जाता है। गिब्स मुक्त ऊर्जा (G) निम्नलिखित समीकरण द्वारा थैलेपी और एन्ट्रापी से संबंधित है:

सिस्टम के संक्रमण के दौरान गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन आरंभिक राज्यअंतिम के लिए अनुपात द्वारा निर्धारित किया जाता है:

G = H - T∆S

चूंकि समीकरण स्थिर तापमान और दबाव पर होने वाली प्रक्रियाओं के लिए मान्य है, इसलिए फ़ंक्शन G कहलाता है समदाब रेखीय-समतापीय विभव. परिणामी समीकरण में, का मान थैलीपी कारक के प्रभाव का मूल्यांकन करता है, और ТΔS का मान - प्रक्रिया की संभावना पर एन्ट्रापी कारक। अपने भौतिक अर्थ में, गिब्स मुक्त ऊर्जा का वह हिस्सा है, जिसे कुछ शर्तों के तहत, बाहरी ताकतों के खिलाफ सिस्टम द्वारा किए गए कार्य में परिवर्तित किया जा सकता है। शेष , S के बराबर, "गैर-मुक्त" ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है, जो सिस्टम की एन्ट्रॉपी को बढ़ाने के लिए जाता है और इसे कार्य में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। गिब्स मुक्त ऊर्जा एक प्रकार की क्षमता है जो रासायनिक प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति को निर्धारित करती है।भौतिक क्षमता (विद्युत, गुरुत्वाकर्षण) की तरह, गिब्स ऊर्जा कम हो जाती है क्योंकि प्रक्रिया स्वचालित रूप से तब तक आगे बढ़ती है जब तक यह नहीं पहुंच जाती न्यूनतम मूल्य, जिसके बाद प्रक्रिया रुक जाएगी।

स्थिर दबाव और तापमान पर सिस्टम में कुछ प्रतिक्रिया (गैर-संतुलन प्रक्रिया) को स्वचालित रूप से आगे बढ़ने दें। इस मामले में, H< TΔS, соответственно ΔG <0. Таким образом, изменение функции Гиббса может служить критерием при определении направления протекания реакций: स्थिर तापमान और दबाव पर एक पृथक या बंद प्रणाली में, प्रतिक्रियाएं स्वचालित रूप से होती हैं, जिसके लिए परिवर्तन मुक्त ऊर्जागिब्स ऋणात्मक है (ΔG< 0).

माना निकाय में होने वाली अभिक्रिया उत्क्रमणीय है। फिर, दी गई शर्तों के तहत, प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया मौलिक रूप से संभव है यदि G< 0, а обратная - если ΔG >0; G = 0 पर निकाय संतुलन की स्थिति में होगा। पृथक प्रणालियों के लिए = 0, इसलिए ΔG = - TΔS। इस तरह, प्रक्रियाएं अनायास एक पृथक प्रणाली में होती हैं, जिससे एन्ट्रापी में वृद्धि होती है(ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम)।

चूंकि सिस्टम की एन्थैल्पी गिब्स ऊर्जा समीकरण में शामिल है, इसलिए इसका निरपेक्ष मान निर्धारित करना असंभव है। किसी विशेष प्रतिक्रिया के दौरान मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करने के लिए, बातचीत में भाग लेने वाले यौगिकों के गठन की गिब्स ऊर्जा का उपयोग किया जाता है। एक यौगिक के निर्माण की गिब्स ऊर्जा (ΔG f) सरल पदार्थों से दिए गए यौगिक के एक मोल के संश्लेषण के अनुरूप मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन है।यौगिकों के निर्माण की गिब्स ऊर्जा, मानक स्थितियों को संदर्भित करती है, मानक कहलाती है और प्रतीक द्वारा निरूपित की जाती है। संदर्भ साहित्य में मान दिए गए हैं; उनकी गणना संबंधित पदार्थों के गठन और एन्ट्रॉपी के एन्थैल्पी के मूल्यों से भी की जा सकती है।

उदाहरण 1। Fe 3 O 4 के लिए गणना करना आवश्यक है यदि इस यौगिक के गठन की थैलीपी के बारे में f (Fe 3 O 4) = -1117.13 kJ / mol और लोहे, ऑक्सीजन और Fe 3 O 4 की एन्ट्रापी 27.15 के बराबर है; 205.04 और 146.19 जे/मोल। के. तदनुसार

(फ़े 3 ओ 4) \u003d (फ़े 3 ओ 4) - टी ,

जहां Δ प्रतिक्रिया के दौरान एन्ट्रापी में परिवर्तन है: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4

एन्ट्रापी परिवर्तन की गणना निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके की जाती है:

\u003d (फ़े 3 ओ 4) - \u003d

146.19 - (3.27.15 + 2.205.04) = -345.3 (जे/मोल . प्रति);

Δ = -0.34534 kJ/mol K

(Fe 3 O 4) \u003d -1117.13 - 298 (-0.34534) \u003d -1014.2 (kJ / mol)

प्राप्त परिणाम हमें यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति देता है कि मानक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया मौलिक रूप से संभव है। पर ये मामलाथैलेपी कारक प्रतिक्रिया का पक्षधर है (< 0), а энтропийный - препятствует (Т < 0), но не может увеличить до положительной величины

चूँकि G एक अवस्था फलन है, प्रतिक्रिया के लिए: aA + bB = dD + eE गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन को समीकरण से निर्धारित किया जा सकता है

= i (पीआर) - Σj (रीग)

उदाहरण # 2।आइए हम बातचीत में ओजोन प्राप्त करने की मौलिक संभावना का अनुमान लगाएं नाइट्रिक एसिडऑक्सीजन के साथ (मानक स्थिति) समीकरण के अनुसार:

4HNO 3 (g) + 5O 2 (g) \u003d 4O 3 (g) + 4NO 2 (g) + 2H 2 O (g)

मानक परिस्थितियों में गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें:

= - =

4 162.78 + 4 52.29 - = 1179.82 (केजे)

मानक परिस्थितियों में सहज प्रतिक्रिया मौलिक रूप से असंभव है। उसी समय, नाइट्रोजन डाइऑक्साइड को ओजोन द्वारा नाइट्रिक एसिड में ऑक्सीकृत किया जा सकता है, क्योंकि रिवर्स प्रतिक्रिया के लिए ΔG का मान नकारात्मक है।

रासायनिक गतिकी

योजना

परिचय 2

गिब्स एनर्जी 3

निष्कर्ष 14

संदर्भ 15

परिचय

अपने सार में, मैं गिब्स ऊर्जा के बारे में बात करूंगा।

गिब्स जोशिया विलार्ड (1839-1903), अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, थर्मोडायनामिक्स और सांख्यिकीय यांत्रिकी के संस्थापकों में से एक। उन्होंने थर्मोडायनामिक क्षमता के सिद्धांत को विकसित किया, विषम प्रणालियों के लिए सामान्य संतुलन की स्थिति की खोज की - चरणों का नियम, गिब्स - हेल्महोल्ट्ज़, गिब्स - ड्यूहेम समीकरण, गिब्स सोखना समीकरण व्युत्पन्न। सांख्यिकीय भौतिकी के मूलभूत नियम - गिब्स वितरण की स्थापना की। उन्होंने तीन-घटक प्रणाली (गिब्स त्रिकोण) की स्थिति का एक ग्राफिक प्रतिनिधित्व प्रस्तावित किया। उन्होंने सतह की घटनाओं और विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के ऊष्मप्रवैगिकी की नींव रखी। सोखना की अवधारणा का परिचय दिया।

गिब्स एनर्जी

अपने काम की शुरुआत में, मुझे लगता है कि गिब्स सिद्धांत की बुनियादी अवधारणाओं को प्रस्तुत करना आवश्यक है।

थर्मोडायनामिक्स में गिब्सा चरण नियम: किसी भी प्रणाली में संतुलन में सह-अस्तित्व वाले चरणों की संख्या इन चरणों को बनाने वाले घटकों की संख्या से अधिक नहीं हो सकती है, साथ ही, एक नियम के रूप में, 2. 1873-76 में जेडब्ल्यू गिब्स द्वारा स्थापित।

GIBBS एनर्जी (आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल पोटेंशिअल, फ्री एन्थैल्पी), थर्मोडायनामिक सिस्टम की संभावनाओं में से एक। लक्षित जी, थैलेपी के बीच के अंतर से निर्धारित होता है एचऔर एन्ट्रापी उत्पाद एसथर्मोडायनामिक तापमान के लिए टी: जी = एच - टी सो. बाहरी बलों के खर्च के बिना एक इज़ोटेर्मल संतुलन प्रक्रिया स्वचालित रूप से केवल गिब्स ऊर्जा को कम करने की दिशा में आगे बढ़ सकती है जब तक कि इसकी न्यूनतम तक नहीं पहुंच जाती है, जो सिस्टम के थर्मोडायनामिक संतुलन स्थिति से मेल खाती है। जे डब्ल्यू गिब्स के नाम पर।

थर्मोडायनामिक क्षमता, आयतन के कार्य, दबाव, तापमान, एन्ट्रापी, कणों की संख्या और अन्य स्वतंत्र मैक्रोस्कोपिक पैरामीटर जो थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति को दर्शाते हैं। थर्मोडायनामिक क्षमता में शामिल हैं आंतरिक ऊर्जा, एन्थैल्पी, आइसोकोरिक इज़ोटेर्मल पोटेंशिअल (हेल्महोल्ट्ज़ एनर्जी), आइसोबैरिक इज़ोटेर्मल पोटेंशिअल (गिब्स एनर्जी)। फ़ंक्शन के रूप में किसी भी थर्मोडायनामिक क्षमता को जानना पूरा समुच्चयपैरामीटर, आप सिस्टम की किसी भी मैक्रोस्कोपिक विशेषताओं की गणना कर सकते हैं और इसमें होने वाली प्रक्रियाओं की गणना कर सकते हैं।

GIBBS वितरण विहित है, एक स्थिर आयतन और कणों की एक स्थिर संख्या के साथ एक मैक्रोस्कोपिक प्रणाली के विभिन्न राज्यों का संभाव्यता वितरण, जो संतुलन में है वातावरणतापमान सेट करें; यदि प्रणाली पर्यावरण के साथ कणों का आदान-प्रदान कर सकती है, तो गिब्स वितरण को भव्य विहित वितरण कहा जाता है। एक पृथक प्रणाली के लिए, गिब्स माइक्रोकैनोनिकल वितरण मान्य है, जिसके अनुसार किसी दी गई ऊर्जा के साथ सिस्टम के सभी माइक्रोस्टेट समान रूप से संभावित हैं। इसका नाम जे. डब्ल्यू. गिब्स के नाम पर रखा गया, जिन्होंने इस वितरण की खोज की थी।

असंतृप्त यौगिकों में मूलकों के जुड़ने की प्रतिक्रियाएँ होती हैं: आधुनिक तकनीकपॉलिमर, कॉपोलिमर और ओलिगोमर्स का उत्पादन। ये प्रतिक्रियाएं हाइड्रोकार्बन के टूटने, ओलेफिन के हलोजन और असंतृप्त यौगिकों के ऑक्सीकरण के दौरान आगे बढ़ती हैं। वे विभिन्न यौगिकों और दवाओं के संश्लेषण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। असंतृप्त और सुगंधित यौगिकों के लिए हाइड्रोजन परमाणुओं और हाइड्रॉक्सिल यौगिकों की अतिरिक्त प्रतिक्रियाएं कार्बनिक पदार्थों और जैविक वस्तुओं के फोटोलिसिस और रेडियोलिसिस के साथ होती हैं।

डबल सी = सी बॉन्ड टूट जाता है और एक सी-एक्स बॉन्ड बनता है। एक नियम के रूप में, परिणामी
-बंधन फटे हुए -CC-बंध से अधिक मजबूत होता है, और इसलिए जोड़ प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक होती है। यह प्रतिक्रिया की थैलीपी की तुलना से स्पष्ट रूप से देखा जाता है एचऔर परिणामी बंधन की ताकत डी(एट-एक्स) तालिका में। एक।

प्रतिक्रिया की थैलीपी को प्रभावित करने वाला एक अन्य महत्वपूर्ण कारक परिणामी XCH 2 C H 2 Y रेडिकल की स्थिरीकरण ऊर्जा है: यह ऊर्जा जितनी अधिक होगी, ओलेफिन में X रेडिकल के जोड़ की गर्मी उतनी ही अधिक होगी। स्थिरीकरण ऊर्जा की विशेषता हो सकती है, उदाहरण के लिए, पीआर-एच और ईटीवाईएचसी-एच यौगिकों में सीएच बांड की ताकत में अंतर। नीचे सीएच 3 सीएच 2 सी  एच की स्थिरीकरण ऊर्जा के योगदान को दर्शाने वाले डेटा हैं। इस प्रतिक्रिया की थैलीपी के लिए मोनोमर CH 2 \u003d CHY में मिथाइल रेडिकल को जोड़ने के परिणामस्वरूप 2 Y रेडिकल का गठन किया गया।

तालिका एक।

एन्थैल्पी, एन्ट्रापी और गिब्स ऊर्जा परमाणुओं और मूलकों के योग की X  एथिलीन को।

एक्स 	एच, केजे मोल - 1	एस, जे मोल - 1 के - 1	जी(298K) केजे मोल - 1
एच 
क्लोरीन 
सी  एच 3
मैं 2 सी  एच
पीएचसी  एच 2
एन  एच 2
हो 
चौधरी 3 हे 
हो 2 

यह देखा जा सकता है कि रेडिकल की स्थिरीकरण ऊर्जा जितनी अधिक होगी, अभिक्रिया की एन्थैल्पी उतनी ही कम होगी।

सभी जोड़ प्रतिक्रियाएं एन्ट्रॉपी में कमी के साथ आगे बढ़ती हैं, क्योंकि दो कण एक में संयुक्त होते हैं (तालिका 8.1 देखें)। इस वजह से, अतिरिक्त प्रतिक्रियाओं के लिए, गिब्स ऊर्जा, और पर्याप्त उच्च तापमान पर, एक्ज़ोथिर्मिक जोड़ प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, क्योंकि जी= एचटी एस.

कोई भी प्रक्रिया (प्रतिक्रिया) दो कारकों से प्रभावित होती है:

एनाटलपिक (एक्सो- या एंडो) - Δ एच;

एन्ट्रापी (ТΔS)।

इन दो कारकों को मिलाकर, हम प्राप्त करते हैं:

- ТΔS = G

जी = एच - टीएस - गिब्स ऊर्जा।

भौतिक अर्थगिब्स ऊर्जा:

निष्कर्ष: थर्मोडायनामिक संतुलन की स्थिति बेहद स्थिर है, क्योंकि स्थिर पी, टी पर सिस्टम संतुलन की स्थिति नहीं छोड़ सकता है, क्योंकि आउटपुट गिब्स ऊर्जा में वृद्धि के बराबर है।

प्रणाली के लिए संतुलन की स्थिति को छोड़ने के लिए, किसी भी बाहरी कारकों (पी, टी, एकाग्रता, और इसी तरह) को बदलना आवश्यक है।

गिब्स मानक राज्य की एक अवधारणा है:

ΔG f 0 298 [kJ / mol] - संदर्भ मूल्य।

G 298 = n i * G f 0 298 - Σn j * G f 0 298

उत्पाद अभिकर्मक

अधिकांश प्रक्रियाएं मानक (298) से अधिक टी पर आगे बढ़ती हैं। गिब्स ऊर्जा को उच्च तापमान में परिवर्तित करने के लिए, ताप क्षमता पर संदर्भ डेटा की आवश्यकता होती है, डेटा को तापमान के कार्य के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

संदर्भ पुस्तकों में, इन आंकड़ों को आमतौर पर एक शक्ति श्रृंखला के रूप में प्रस्तुत किया जाता है।

सी पी 0 \u003d ए + बीटी + सीटी 2 + सी 'टी -2

जहां ए, बी, सी, सी '- प्रत्येक पदार्थ के लिए अपना।

सी पी 0 \u003d a + bT + cT 2 + c 'टी -2

जहां a , b , Δc , Δc ' - राज्य के कार्य होने के कारण, सूत्रों द्वारा गणना की जाती है:

a = n i a - Σn j a

उत्पाद अभिकर्मक

b = n i b - n j b

उत्पाद अभिकर्मक

c = n i c - n j c

उत्पाद अभिकर्मक

चरण संतुलन के ऊष्मप्रवैगिकी। विषम प्रणालियों में चरण संतुलन। गिब्स चरण नियम।

चरण संतुलन में प्रकार के संक्रमण शामिल हैं:

ठोस चरण तरल (पिघलने - क्रिस्टलीकरण) के साथ संतुलन में है;

वाष्प के साथ संतुलन में तरल चरण (वाष्पीकरण - संक्षेपण);

ठोस चरण वाष्प (उच्च बनाने की क्रिया - उच्च बनाने की क्रिया) के साथ संतुलन में है।

चरण नियम की मूल अवधारणाएँ:

चरण (एफ) प्रणाली का एक हिस्सा है जिसमें इसके अन्य भागों के साथ इंटरफेस होता है।

घटक (के) प्रणाली का एक रासायनिक रूप से सजातीय घटक है, जिसमें इसके सभी गुण हैं।

स्वतंत्रता की डिग्री (सी) की संख्या स्वतंत्र चर की संख्या है जिसे सिस्टम में चरणों की संख्या को बदले बिना मनमाने ढंग से बदला जा सकता है।

(एस, एफ, के) एस \u003d के - एफ +2

गिब्स चरण नियम है।

एक-घटक, दो-घटक, तीन-घटक प्रणालियाँ (K=1, K=2, K=3) हैं।

सी मिनट \u003d 1 - 3 + 2 \u003d 0

सी अधिकतम = 1 - 1 + 2 = 2

एक-घटक प्रणालियों का वर्णन करने के लिए, निम्नलिखित निर्देशांक चुने गए थे:

पी (संतृप्त भाप दबाव)

टी (तापमान)

डीपी / डीटी = एच एफ.पी. / (टी एफ.पी. * V )

यह निर्भरता बिल्कुल सभी चरण संक्रमणों के लिए मान्य है।

आर सी

टीवी जी. ए

बी स्टीम

आरेख की प्रत्येक पंक्ति अपने स्वयं के चरण संक्रमण से मेल खाती है:

टीवी के बारे में - तथा।

ओए जे - पारो

ओएस टीवी। - भाप

आरेख क्षेत्र: ठोस चरण, तरल चरण, भाप।

टी करोड़: भाप - गैस

चरण क्षेत्र:

सी \u003d 2 (मार्जिन सी अधिकतम पर)

सी = 1 (लाइनों पर)

प्वाइंट ओ - तीन चरणों के संतुलन से मेल खाती है: टीवी। - एफ - पार।

सी \u003d 0 - इसका मतलब है कि न तो तापमान और न ही दबाव को बदला जा सकता है।

आइए अब रुकें रासायनिक क्षमता- एक मात्रा जो पूरे सिस्टम की थर्मोडायनामिक विशेषताओं को निर्धारित नहीं करती है, लेकिन इस प्रणाली में एक अणु की।

अगर हम सिस्टम में अणु द्वारा अणु जोड़ते हैं निरंतर दबाव, फिर प्रत्येक नए कण को ​​जोड़ने के लिए ठीक उसी तरह काम करने की आवश्यकता होती है जैसे किसी पिछले एक को जोड़ने के लिए: सिस्टम का आयतन बढ़ेगा, लेकिन सिस्टम का घनत्व - और इसमें इंटरैक्शन की तीव्रता - नहीं बदलेगी। इसलिए, एक प्रणाली में एक अणु की थर्मोडायनामिक अवस्था को मुक्त द्वारा निर्धारित करना सुविधाजनक है ऊर्जा GIBBS जी,अणुओं की संख्या से विभाजित एन,

एम = जी/एन

बुलाया रासायनिक क्षमता(और चूंकि तरल या ठोस चरण और कम दबाव में) एफ » जी, तो यहाँ एम » एफ/एन) यदि एक एनइसका मतलब अणुओं की संख्या नहीं है, लेकिन, हमेशा की तरह, अणुओं के मोल की संख्या, तो m भी एक अणु को नहीं, बल्कि अणुओं के एक मोल को संदर्भित करता है।

रासायनिक क्षमता - या, जो समान है, मुक्त ऊर्जा GIBBSप्रति अणु - आज के व्याख्यान के दूसरे भाग में हमें इसकी आवश्यकता होगी, जब हम चरणों के बीच अणुओं के वितरण के बारे में बात करेंगे। तथ्य यह है कि अणु उस चरण से प्रवाहित होते हैं जहां उनकी रासायनिक क्षमता अधिक होती है जहां उनकी रासायनिक क्षमता कम होती है - यह कुल मुक्त को कम करता है ऊर्जाप्रणाली और इसे संतुलन के करीब लाएं। और संतुलन में, एक चरण में अणुओं की रासायनिक क्षमता दूसरे चरण में समान अणुओं की रासायनिक क्षमता के बराबर होती है।

पर हाल के समय मेंप्लास्टिसाइज्ड सिस्टम के गुणों का अध्ययन करते समय, प्रयोगात्मक तथ्य पाए गए जो आम तौर पर स्वीकृत विचारों का खंडन करते थे और कुछ मामलों में, उचित स्पष्टीकरण प्राप्त नहीं करते थे। यह प्लास्टिसाइज्ड सिस्टम के थर्मोडायनामिक्स से संबंधित है, ग्लास ट्रांजिशन तापमान (टी सी) का निर्धारण करता है और अपेक्षाकृत कम मात्रा में प्लास्टिसाइज़र युक्त सिस्टम के गुणों का मूल्यांकन करता है। अभ्यास और सिद्धांत के लिए इन तथ्यों का बहुत महत्व है, वे प्लास्टिसाइज्ड सिस्टम की मेटास्टेबिलिटी और उनके गुणों के अध्ययन के लिए कुछ तरीकों के गलत उपयोग से जुड़े हैं।

यह ज्ञात है कि सभी प्रणालियों को स्थिर या स्थिर, अस्थिर या प्रयोगशाला और मेटास्टेबल में विभाजित किया जाता है, जो सबसे आम हैं। इसलिए, मेटास्टेबल सिस्टम के थर्मोफिजिकल गुणों का अध्ययन बहुत महत्वपूर्ण है।

एक मेटास्टेबल सिस्टम सभी प्रणालियों के संबंध में स्थिर है जो इससे असीम रूप से भिन्न है, लेकिन कम से कम एक प्रणाली है जिसके संबंध में यह अस्थिर है। राज्य ए, जिसमें सबसे कम गिब्स ऊर्जा है, वास्तव में स्थिर है, और राज्य बी, जिसमें उच्चतम गिब्स ऊर्जा है, राज्य ए के संबंध में एक मेटास्टेबल राज्य है। हालांकि, राज्य बी से राज्य ए में सिस्टम के संक्रमण के लिए, संभावित बाधा को दूर करना आवश्यक है। यदि विक्षोभ ऊर्जा संभावित बाधा से कम है, तो सिस्टम बी अवस्था में रहता है।

ऐसी प्रणालियों की स्थिरता विश्राम समय (पी) और प्रयोग के समय (ऑप) के अनुपात पर निर्भर करती है; प्रयोग का समय न केवल प्रयोगशाला प्रयोग के समय को संदर्भित करता है, बल्कि उत्पाद के भंडारण और संचालन के समय को भी दर्शाता है। यदि एक
p >> op, तो सिस्टम असीमित समय के लिए मेटास्टेबल अवस्था में हो सकता है और यह वास्तव में स्थिर सिस्टम से अलग नहीं है। इसलिए, "गैर-संतुलन" शब्द को उस पर लागू नहीं किया जाना चाहिए। इसके विपरीत, "मेटास्टेबल संतुलन" शब्द का अब व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। राज्य ए में प्रणाली सही संतुलन में है, और राज्य बी में प्रणाली मेटास्टेबल संतुलन में है।
बहुलक मैक्रोमोलेक्यूल्स के बहुत बड़े आकार और महत्वपूर्ण पी के कारण बहुलक प्रणालियों के लिए मेटास्टेबल राज्य विशिष्ट है। उदाहरण के लिए, ऐसी प्रणालियाँ शमन द्वारा प्राप्त की जा सकती हैं, अर्थात्। पॉलीमर या पॉलीमर मिश्रण को उनके टी से नीचे के तापमान पर तेजी से ठंडा करना। इस मामले में, सिस्टम की संरचना नहीं बदलती है और उच्च तापमान पर इसे दी गई संरचना को संरक्षित किया जाता है। इसका मतलब है कि सिस्टम अपने अतीत को "याद रखता है"। ऐसी प्रणालियों को "मेमोरी" सिस्टम कहा जाता है। उनके गुणों के अध्ययन के लिए कई कार्य समर्पित किए गए हैं, और इन प्रणालियों के ऊष्मप्रवैगिकी विकसित किए जा रहे हैं। ये गुण सिस्टम के इतिहास पर निर्भर करते हैं। मेमोरी सिस्टम में सभी पॉलिमर और पॉलीमर रचनाएं उनके Tg से काफी नीचे के तापमान पर शामिल होती हैं। उनमें होने वाली प्रक्रियाओं का विश्राम समय बहुत लंबा होता है, और इसलिए T . पर ग्लासी पॉलिमर<< Тс рассматривают как равновесные. К таким системам применимы законы классической термодинамики.

प्लास्टिसाइज़र के लिए बहुलक की थर्मोडायनामिक आत्मीयता का बहुत महत्व है, जिसका मूल्यांकन उसी मापदंडों द्वारा किया जाता है जैसे कि सॉल्वैंट्स के लिए बहुलक की आत्मीयता: मिश्रण की गिब्स ऊर्जा (जी) का परिमाण और संकेत, फ्लोरी-हगिंस इंटरैक्शन पैरामीटर (1), दूसरा वायरल गुणांक (ए 2)। G को दो प्रकार से निर्धारित किया जा सकता है। पहला तरीका प्लास्टिसाइज़र के वाष्प दबाव पर प्लास्टिसाइज्ड सिस्टम पर या सूजन के दबाव पर प्रयोगात्मक डेटा के आधार पर जी को सीधे निर्धारित करना है। प्लास्टिसाइज़र गैर-वाष्पशील तरल पदार्थ होते हैं, इसलिए उनके कम दबाव को मापने के लिए विशेष तरीकों की आवश्यकता होती है। इस उद्देश्य के लिए उपयोग की जाने वाली प्रवाह विधि के कई नुकसान हैं। सूजन के दबाव को निर्धारित करने की विधि अधिक सटीक है, जिसका उपयोग लंबे समय से प्लास्टिसाइज्ड सेल्युलोज ईथर के गुणों के अध्ययन में किया जाता है। यह विभिन्न सॉल्वैंट्स के लिए रबर वल्केनाइज़र की आत्मीयता के अध्ययन में सफलतापूर्वक लागू किया गया है।

पॉलिमर के मिश्रण के लिए प्रस्तावित विधि का उपयोग करके जी प्लास्टिसाइज्ड पॉलिमर का निर्धारण किया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, बहुलक, प्लास्टिसाइज़र और उनके मिश्रण को किसी भी कम आणविक भार तरल के साथ मिश्रण करने के जी को मापना आवश्यक है जो उनके साथ असीम रूप से गलत है। मिश्रण की गिब्स ऊर्जा समाधान के प्रकाश प्रकीर्णन डेटा से निर्धारित की जा सकती है। तरल-तरल प्रणाली के लिए वूक्स द्वारा शुरू की गई इस विधि का उपयोग पहली बार काम में बहुलक-विलायक प्रणालियों के लिए किया गया था।

G का मान निर्धारित करने का दूसरा तरीका है कि इस पैरामीटर की गणना प्रायोगिक रूप से मापी गई एन्थैल्पी और प्लास्टिसाइज़र के साथ बहुलक के मिश्रण की एन्ट्रापी के आधार पर की जाए। इसकी गणना समीकरण के अनुसार की जाती है: जी = एच - टीएस। मिश्रण की थैलीपी की गणना हेस के नियम के अनुसार की जाती है जैसा कि ऊपर वर्णित है, मिश्रण की एन्ट्रापी को प्लास्टिसाइज्ड सिस्टम की गर्मी क्षमता की तापमान निर्भरता के आधार पर निर्धारित किया जाता है, जिसे स्कैनिंग कैलोरीमीटर का उपयोग करके मापा जाता है। यह विधि ध्यान देने योग्य है। हालांकि, शास्त्रीय ऊष्मप्रवैगिकी के ढांचे के भीतर, एंट्रोपी के निरपेक्ष मूल्यों को केवल ताप क्षमता की प्रयोगात्मक तापमान निर्भरता को पूर्ण शून्य तक एक्सट्रपलेशन करके प्राप्त किया जा सकता है। यह काम में किया गया था, और काम में एस 0 के मूल्यों की गणना के लिए एक अनुमानित विधि का उपयोग किया गया था, जब सभी एन्ट्रापी मूल्यों को शून्य शर्तों के बिना लिया गया था। इससे त्रुटियां हो सकती हैं। यह पूर्वगामी से इस प्रकार है कि विभिन्न विधियों को विकसित करना आवश्यक है जो समान परिणाम दें। इसके लिए विभिन्न तरीकों से प्राप्त परिणामों की तुलना और व्यवस्थित रूप से चर्चा करने की आवश्यकता होती है।

निष्कर्ष

अपने काम में, मैंने गिब्स ऊर्जा और इस सिद्धांत से संबंधित अवधारणाओं पर विचार किया। मैंने थर्मोडायनामिक क्षमता, चरण नियम, गिब्स वितरण, थैलेपी, एन्ट्रॉपी और निश्चित रूप से गिब्स ऊर्जा के बारे में बात की।

योशिय्याह विलार्ड गिब्स का विज्ञान में योगदान महत्वपूर्ण है। उनके कार्यों और शोध ने उनके अनुयायियों के वैज्ञानिक विकास के आधार के रूप में कार्य किया, और उनका व्यावहारिक महत्व भी है।

प्रयुक्त साहित्य की सूची:

मेटास्टेबल तरल पदार्थों के थर्मोफिजिक्स। स्वेर्दलोवस्क, यूएनसी एएन यूएसएसआर, 1987।

प्रिगोगिन आई।, डेफी आर। रासायनिक ऊष्मप्रवैगिकी। प्रति. अंग्रेजी से। ईडी। वी.ए. मिखाइलोव। नोवोसिबिर्स्क, नौका, 1966।

कुबो आर। थर्मोडायनामिक्स। प्रति. अंग्रेजी से। ईडी। डी.एम. जुबरेवा, एन.एम. चंचल। एम. मीर, 1970.

टैगर ए.ए. उच्च आणविक भार सोएड।, 1988, वी। ए 30, नंबर 7, पी। 1347.

टैगर ए.ए. पॉलिमर की भौतिक रसायन। एम।, रसायन विज्ञान, 1978।

नोविकोवा एल.वी. आदि प्लास्ट। जनता, 1983, नंबर 8, पी। 60.

ऊर्जा GIBBSनिम्नलिखित रूप में: बदलें ऊर्जा GIBBSदिए गए निर्माण में ... थर्मोडायनामिक क्षमता में से कोई भी: आंतरिक ऊर्जायू, एन्थैल्पी एच, ऊर्जा GIBBSजी, ऊर्जाहेल्महोल्ट्ज़ ए कब्ज की स्थिति में ...

1. एमएन-सी प्रणाली के मिश्र धातुओं की रासायनिक स्थिरता के थर्मोडायनामिक्स

   डिप्लोमा कार्य >> रसायन विज्ञान

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2. कोलाइडल रसायन। लेक्चर नोट्स

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एन्ट्रापी

सहज प्रक्रियाओं की प्रकृति को स्पष्ट करते समय / बाहरी प्रभाव के बिना / यह पाया गया कि सहज प्रतिक्रियाएं एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रभाव के साथ होती हैं (ΔΗ< 0), и чем он больше, тем выше химическое сродство реагентов друг к другу. Однако для определения самопроизвольного протекания процесса недостаточно найти энтальпийный фактор.

इसलिए, प्रक्रियाओं के सहज प्रवाह को निर्धारित करने में एक अन्य कारक एक थर्मोडायनामिक फ़ंक्शन है जिसे सिस्टम की एन्ट्रॉपी (एस) कहा जाता है। एन्ट्रॉपी एक प्रणाली की स्थिति के विकार का एक उपाय है। सिस्टम जितना कम ऑर्डर करता है, सिस्टम की एन्ट्रापी उतनी ही अधिक होती है। एन्ट्रापी की इकाई J/mol·°K है। एन्ट्रापी मान विभिन्न पदार्थमानक स्थितियों (एस °) के तहत थर्मोडायनामिक मूल्यों की तालिका में दिए गए हैं (परिशिष्ट, तालिका 3 देखें)। एक रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, सिस्टम की एन्ट्रापी बदल जाती है। इस परिवर्तन को अभिक्रिया की एन्ट्रापी कहते हैं। सिस्टम के कणों (क्रिस्टल विघटन, पिघलने, आदि) की व्यवस्था में कमी के साथ होने वाली सभी प्रक्रियाएं एन्ट्रापी /ΔS> 0/ में वृद्धि के साथ होती हैं। और इसके विपरीत (क्रिस्टलीकरण, संक्षेपण, आदि) एन्ट्रापी /ΔS में कमी के साथ हैं< 0/.

अभिक्रिया की एन्ट्रॉपीहेस के नियम के अनुसार गणना:

ΔS p = (n S) उत्पाद। - (एन एस) रेफरी।

एन 2 / जी / + ओ 2 / जी / \u003d 2एनओ / जी /

मोल्स की संख्या, (एन): 1 1 2

S° 298 (तालिका से): 200 205 211

S° p \u003d 2 (211) - \u003d 7 J / mol K.

चूंकि ΔS° р >0, यह प्रक्रिया सिस्टम के क्रम में कमी के साथ आगे बढ़ती है।

अन्य थर्मोडायनामिक कार्यों के विपरीत, न केवल परिवर्तनों को निर्धारित करना संभव है, बल्कि एन्ट्रापी का निरपेक्ष मूल्य भी है। ऊष्मप्रवैगिकी के तीसरे नियम के अनुसार, "पूर्ण शून्य पर, एक आदर्श क्रिस्टल की एन्ट्रापी शून्य होती है।"

बढ़ते तापमान के साथ एन्ट्रापी का मान बढ़ता है। किसी पदार्थ के ठोस से तरल अवस्था में संक्रमण के दौरान विकार बढ़ जाता है, और तरल से गैसीय अवस्था में संक्रमण के दौरान एन्ट्रापी विशेष रूप से तेज हो जाती है।

उदाहरण के लिए: S 0 298 H 2 O टीवी \u003d 39.3 J / mol ° K ..,

∆S 0 298 H 2 O zh = 70.0 J / mol °K, S 0 298 H 2 O गैस = 188.9 J / mol °K।

एस 0 298 एन 2 ओ टीवी< ∆S 0 298 Н 2 О ж < S 0 298 Н 2 О газ

ऊष्मप्रवैगिकी के दूसरे नियम के अनुसार, "एक बंद / पृथक / प्रणाली में प्रक्रियाएं अनायास होती हैं, जिससे एन्ट्रापी में वृद्धि होती है, या एन्ट्रापी /ΔS 0/ में बदलाव के बिना।

आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल स्थितियों में होने वाली प्रक्रियाओं के लिए, प्रक्रिया की प्रेरक शक्ति या तो सिस्टम की सबसे कम एन्थैल्पी / एन्थैल्पी फैक्टर / या सिस्टम की एन्ट्रापी में वृद्धि / एन्ट्रापी फैक्टर / के साथ एक राज्य में जाने की इच्छा है।

प्रणाली की सबसे स्थिर स्थिति थैलेपी और एन्ट्रापी कारकों की समानता से मेल खाती है:

= टी एस

थर्मोडायनामिक फ़ंक्शन जो सिस्टम की एन्थैल्पी और एन्ट्रापी से संबंधित है और यह दर्शाता है कि सिस्टम किसी दिए गए राज्य में संतुलन अवस्था से कितना विचलित होता है, कहलाता है गिब्स ऊर्जा। सिस्टम की गिब्स ऊर्जा का निरपेक्ष मूल्य निर्धारित नहीं किया जा सकता है और गिब्स ऊर्जा /ΔG/ में परिवर्तन की गणना की जाती है। यह संकेत करता है:

जी \u003d H - टी ΔS

गिब्स ऊर्जा परिवर्तन (ΔG° 298) के मानक मान थर्मोडायनामिक मात्राओं की तालिका में दिए गए हैं (देखें परिशिष्ट, तालिका 3)। गिब्स ऊर्जा की इकाई J/mol है। प्रक्रियाओं की सहजता के लिए गिब्स ऊर्जा का मान एक मानदंड है:

G . पर< 0 /реально меньше –2/ процесс идет самопроизвольно;

G = 0 पर /वास्तव में 0 से -2/ संतुलन अवस्था तक;

ΔG > 0 के लिए, प्रक्रिया अनायास आगे नहीं बढ़ती है।

पदार्थ निर्माण की गिब्स ऊर्जा(एन्थैल्पी के साथ सादृश्य द्वारा) इस पदार्थ के एक मोल के सरल पदार्थों से बनने की प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा कहलाती है। साधारण पदार्थों के निर्माण की गिब्स ऊर्जा शून्य मानी जाती है यदि मानक परिस्थितियों में उनके एकत्रीकरण और संशोधन की स्थिति स्थिर हो।

मानक परिस्थितियों में प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जाहेस के नियम के परिणाम से गणना की जा सकती है (एन्थैल्पी के साथ सादृश्य द्वारा):

Δजी पी = (एन Δजी) सामग्री। - (एन जी) रेफरी।

सीओ 2 / जी / + सी / ग्रेफाइट / \u003d 2SO / जी /

मोल्स की संख्या, (एन) 1 1 2

ΔG° 298 (तालिका से) -394 0 -137

ΔG° Р = 2 (-137) - = +120 kJ।

चूंकि ΔG° P > 0, इन परिस्थितियों में प्रक्रिया स्वतःस्फूर्त रूप से आगे नहीं बढ़ती है।

G का ऋणात्मक मान जितना अधिक होगा, पदार्थों की प्रतिक्रियाशीलता उतनी ही अधिक होगी (रासायनिक आत्मीयता)।

हालांकि, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की मानक गिब्स ऊर्जा मानक के अलावा अन्य शर्तों के तहत प्रतिक्रिया की दिशा के लिए एक मानदंड नहीं हो सकती है।

° 298 और ΔS° 298 को ज्ञात करने पर हम पाते हैं:

a) 298°K पर सूत्र G p \u003d (n G) उत्पाद के अनुसार। - (एन जी) रेफरी। = +5.0 केजे, यानी। संतुलन को N 2 O 4 के निर्माण की ओर स्थानांतरित कर दिया जाता है, क्योंकि ΔG > 0, प्रक्रिया अनायास नहीं चलती है;

b) 373°K पर, हम मानक स्थितियों के तहत प्रतिक्रिया के लिए ΔН और ΔS के मानों की गणना करते हैं (ΔΗ р = (n ΔΗ) cont. - (n ΔΗ) ref। ΔS р = Σ (n S) उत्पाद। - (एन एस) रेफरी।), और फिर, तापमान को ध्यान में रखते हुए, हम ΔH और ΔS के मानों को समीकरण ΔG = ΔH - T ΔS में प्रतिस्थापित करते हैं:

G° 373 = +57 - 373 0.176 = -9.0 kJ, अर्थात। संतुलन NO 2 के निर्माण की ओर स्थानांतरित हो जाता है, क्योंकि। जी< 0, при температуре 373°К процесс начинает протекать самопроизвольно.

एन्ट्रॉपी। गिब्स ऊर्जा

में से एक महत्वपूर्ण मुद्देरसायन विज्ञान एक रासायनिक प्रतिक्रिया की संभावना का प्रश्न है। एक रासायनिक प्रतिक्रिया की मौलिक व्यवहार्यता के लिए एक मात्रात्मक मानदंड, विशेष रूप से, सिस्टम की स्थिति का विशिष्ट कार्य है, जिसे गिब्स ऊर्जा (जी) कहा जाता है। इस मानदंड पर विचार करने से पहले, आइए हम कई परिभाषाओं पर ध्यान दें।

स्वतःस्फूर्त प्रक्रियाएं।सहज प्रक्रियाएं ऐसी प्रक्रियाएं हैं जो बाहरी स्रोत से ऊर्जा आपूर्ति के बिना होती हैं। अनेक रासायनिक प्रक्रियास्वतःस्फूर्त हैं, उदाहरण के लिए, पानी में चीनी का घुलना, हवा में धातुओं का ऑक्सीकरण (जंग) आदि।

प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं।कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं एक दिशा में तब तक चलती हैं जब तक कि अभिकारक पूरी तरह से समाप्त नहीं हो जाते। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है रासायनिक रूप से अपरिवर्तनीय. एक उदाहरण सोडियम और पानी की परस्पर क्रिया है।

अन्य प्रतिक्रियाएं पहले आगे की दिशा में आगे बढ़ती हैं, और फिर प्रतिक्रिया उत्पादों की बातचीत के कारण आगे और विपरीत दिशा में आगे बढ़ती हैं। नतीजतन, एक मिश्रण बनता है जिसमें प्रारंभिक सामग्री और प्रतिक्रिया उत्पाद दोनों होते हैं। ऐसी प्रतिक्रियाओं को कहा जाता है रासायनिक रूप से प्रतिवर्ती।रासायनिक रूप से प्रतिवर्ती प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, सही (स्थिर) रासायनिक संतुलन, जो विशेषता है निम्नलिखित संकेत:

1) अनुपस्थिति में बाहरी प्रभावप्रणाली की स्थिति अनिश्चित काल तक अपरिवर्तित रहती है;

2) बाहरी परिस्थितियों में किसी भी बदलाव से सिस्टम की स्थिति में बदलाव आता है;

3) संतुलन की स्थिति इस बात पर निर्भर नहीं करती है कि वह किस तरफ से पहुंचा है।

सच्चे संतुलन में एक प्रणाली का एक उदाहरण एक समान आणविक मिश्रण है

सीओ (जी) + एच 2 ओ (जी) सीओ 2 (जी) + एच 2 (जी)।

तापमान या अन्य स्थितियों में कोई भी परिवर्तन संतुलन में बदलाव का कारण बनता है, अर्थात। प्रणाली की संरचना में परिवर्तन।

सच्चे संतुलन के अलावा, स्पष्ट (झूठे, बाधित) संतुलन का अक्सर सामना करना पड़ता है, जब सिस्टम की स्थिति बहुत लंबे समय तक बनी रहती है, लेकिन सिस्टम पर एक छोटा सा प्रभाव इसकी स्थिति में एक मजबूत बदलाव ला सकता है। एक उदाहरण हाइड्रोजन और ऑक्सीजन का मिश्रण होगा, जो, जब कमरे का तापमानबाहरी प्रभावों की अनुपस्थिति में, यह अनिश्चित काल तक अपरिवर्तित रह सकता है। हालांकि, इस मिश्रण में प्लैटिनाइज्ड एस्बेस्टस (उत्प्रेरक) डालना पर्याप्त है, क्योंकि एक ऊर्जावान प्रतिक्रिया शुरू हो जाएगी।

एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी),

प्रारंभिक सामग्री की पूर्ण थकावट के लिए अग्रणी।

यदि एक ही उत्प्रेरक को समान परिस्थितियों में तरल पानी में पेश किया जाता है, तो प्रारंभिक मिश्रण प्राप्त करना असंभव है।

एन्ट्रॉपी।किसी भी प्रणाली की स्थिति को सीधे मापे गए मापदंडों (पी, टी, आदि) के मूल्यों की विशेषता हो सकती है। यह सिस्टम के मैक्रोस्टेट की विशेषता।सिस्टम की स्थिति को सिस्टम के प्रत्येक कण (परमाणु, अणु) की विशेषताओं द्वारा भी वर्णित किया जा सकता है: समन्वय, कंपन आवृत्ति, रोटेशन आवृत्ति, आदि। यह सिस्टम के माइक्रोस्टेट की विशेषता।सिस्टम में बहुत बड़ी संख्या में कण होते हैं, इसलिए एक मैक्रोस्टेट बड़ी संख्या में विभिन्न माइक्रोस्टेट के अनुरूप होगा। इस संख्या को राज्य की थर्मोडायनामिक संभावना कहा जाता है और इसे के रूप में दर्शाया जाता है वू.

थर्मोडायनामिक संभावना पदार्थ की एक और संपत्ति से जुड़ी है - एन्ट्रापी (एस, जे / (मोल। के)) -बोल्ट्जमान सूत्र

जहाँ R सार्वत्रिक गैस नियतांक है और N A अवोगाद्रो नियतांक है।

एन्ट्रापी के भौतिक अर्थ को निम्नलिखित विचार प्रयोग द्वारा समझाया जा सकता है। सोडियम क्लोराइड जैसे किसी पदार्थ के आदर्श क्रिस्टल को परम शून्य तापमान पर ठंडा होने दें। इन परिस्थितियों में, क्रिस्टल बनाने वाले सोडियम और क्लोरीन आयन व्यावहारिक रूप से गतिहीन हो जाते हैं, और इस मैक्रोस्कोपिक अवस्था की विशेषता एक एकल माइक्रोस्टेट है, अर्थात। डब्ल्यू = 1, और (3.13) एस = 0 के अनुसार। जैसे ही तापमान बढ़ता है, आयन क्रिस्टल जाली में संतुलन की स्थिति के आसपास दोलन करना शुरू कर देते हैं, एक मैक्रोस्टेट के अनुरूप माइक्रोस्टेट की संख्या बढ़ जाती है, और, परिणामस्वरूप, S> 0।

इस तरह, एन्ट्रापी एक प्रणाली की स्थिति के विकार का एक उपाय है।क्रम में कमी (हीटिंग, विघटन, वाष्पीकरण, अपघटन प्रतिक्रिया, आदि) के साथ सभी प्रक्रियाओं में सिस्टम की एन्ट्रापी बढ़ जाती है। क्रम में वृद्धि (शीतलन, क्रिस्टलीकरण, संपीड़न, आदि) के साथ होने वाली प्रक्रियाएं एन्ट्रापी में कमी की ओर ले जाती हैं।

एन्ट्रॉपी राज्य का एक कार्य है, लेकिन अधिकांश अन्य थर्मोडायनामिक कार्यों के विपरीत, किसी पदार्थ की एन्ट्रापी के निरपेक्ष मूल्य को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करना संभव है। यह संभावना एम. प्लैंक के अभिधारणा पर आधारित है, जिसके अनुसार निरपेक्ष शून्य पर, एक आदर्श क्रिस्टल की एन्ट्रापी शून्य होती है(ऊष्मप्रवैगिकी का तीसरा नियम)।

किसी पदार्थ की एन्ट्रापी की तापमान निर्भरता को अंजीर में गुणात्मक रूप से प्रस्तुत किया जाता है। 3.1.

अंजीर पर। 3.1 यह देखा जा सकता है कि 0 K के बराबर तापमान पर किसी पदार्थ की एन्ट्रॉपी शून्य होती है। तापमान में वृद्धि के साथ, एन्ट्रापी सुचारू रूप से बढ़ती है, और चरण संक्रमण के बिंदुओं पर, एन्ट्रापी में अचानक वृद्धि होती है, जो संबंध द्वारा निर्धारित होती है

(3.14)

जहाँ f.p S, f.p H और T f.p क्रमशः एन्ट्रापी, एन्थैल्पी और चरण संक्रमण तापमान में परिवर्तन हैं।

मानक अवस्था में किसी पदार्थ B की एन्ट्रापी को इस रूप में दर्शाया जाता है। कई पदार्थों के लिए, मानक एन्ट्रॉपी के निरपेक्ष मान निर्धारित किए जाते हैं और संदर्भ पुस्तकों में दिए जाते हैं।

एन्ट्रापी, आंतरिक ऊर्जा और एन्थैल्पी की तरह, राज्य का एक कार्य है, इसलिए एक प्रक्रिया में एक प्रणाली की एन्ट्रापी में परिवर्तन उसके पथ पर निर्भर नहीं करता है और केवल सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। एक रासायनिक प्रतिक्रिया (3.10) के दौरान एन्ट्रापी में परिवर्तन को प्रतिक्रिया उत्पादों के एंट्रोपी के योग और प्रारंभिक सामग्री के एंट्रोपियों के योग के बीच अंतर के रूप में पाया जा सकता है:

एंट्रोपी की अवधारणा का उपयोग किसी एक सूत्र में किया जाता है ऊष्मप्रवैगिकी का दूसरा नियम: पृथक प्रणालियों में, केवल एन्ट्रापी (ΔS> 0) में वृद्धि के साथ होने वाली प्रक्रियाएं अनायास आगे बढ़ सकती हैं।पृथक प्रणालियों को उन प्रणालियों के रूप में समझा जाता है जो पर्यावरण के साथ पदार्थ या ऊर्जा का आदान-प्रदान नहीं करती हैं। जिन प्रणालियों में रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं, वे पृथक प्रणालियों से संबंधित नहीं होती हैं, क्योंकि वे पर्यावरण के साथ ऊर्जा का आदान-प्रदान करते हैं (प्रतिक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव), और ऐसी प्रणालियों में एन्ट्रापी में कमी के साथ प्रक्रियाएं भी हो सकती हैं।

SO 2 (g) + 2H 2 S (g) \u003d 3S (t) + 2H 2 O (l), यदि सल्फर ऑक्साइड (IV), हाइड्रोजन सल्फाइड, सल्फर और पानी की मानक एन्ट्रापी 248.1 हैं; 205.64; 31.88 और 69.96 जे/(मोल के), क्रमशः।

समाधान।समीकरण (3.15) के आधार पर हम लिख सकते हैं:

इस प्रतिक्रिया में एन्ट्रापी कम हो जाती है, जो गैसीय पदार्थों से ठोस और तरल उत्पादों के निर्माण से जुड़ी होती है।

उदाहरण 3.8.गणना किए बिना, निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं में एन्ट्रापी में परिवर्तन का संकेत निर्धारित करें:

1) एनएच 4 नं 3 (सी) \u003d एन 2 ओ (जी) + 2एच 2 ओ (जी),

2) 2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2एच 2 ओ (जी),

3) 2एच 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2एच 2 ओ (जी)।

समाधान।प्रतिक्रिया में (1), क्रिस्टलीय अवस्था में NH 4 NO 3 का 1 mol 3 mol गैस बनाता है, इसलिए, D r S 1 >0।

अभिक्रियाओं (2) और (3) में, गैसीय पदार्थों के मोलों की कुल संख्या और मोलों की संख्या दोनों में कमी आती है। इसलिए, डी आर एस 2<0 и D r S 3 <0. При этом уменьшение энтропии в реакции (3) больше, чем в реакции (2) , так как S о (H 2 O (ж)) < S о (H 2 O (г)).

गिब्स ऊर्जा(आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल क्षमता)। कई मामलों में, प्रकृति में सहज प्रक्रियाएं संभावित अंतर की उपस्थिति में होती हैं, उदाहरण के लिए, विद्युत क्षमता में अंतर चार्ज ट्रांसफर का कारण बनता है, और गुरुत्वाकर्षण क्षमता में अंतर शरीर को गिरने का कारण बनता है। न्यूनतम क्षमता तक पहुँचने पर ये प्रक्रियाएँ समाप्त हो जाती हैं। निरंतर दबाव और तापमान पर होने वाली रासायनिक प्रक्रियाओं की प्रेरक शक्ति आइसोबैरिक-आइसोथर्मल क्षमता है, जिसे कहा जाता है गिब्स ऊर्जाऔर निरूपित जी. एक रासायनिक प्रक्रिया में गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन संबंध द्वारा निर्धारित किया जाता है

G = H -TΔS, (3.16)

जहां ΔG रासायनिक प्रक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन है; ΔH रासायनिक प्रक्रिया की एन्थैल्पी में परिवर्तन है; ΔS रासायनिक प्रक्रिया की एन्ट्रापी में परिवर्तन है; टी तापमान है, के।

समीकरण (3.16) को निम्नलिखित रूप में दर्शाया जा सकता है:

H = G + T∆S। (3.17)

समीकरण (3.17) का अर्थ यह है कि प्रतिक्रिया के गर्मी प्रभाव का हिस्सा काम (ΔG) करने पर खर्च होता है, और हिस्सा पर्यावरण (TΔS) में समाप्त हो जाता है।

गिब्स ऊर्जा एक सहज प्रतिक्रिया की मौलिक संभावना के लिए एक मानदंड है। यदि प्रतिक्रिया के दौरान गिब्स ऊर्जा कम हो जाती है, तो प्रक्रिया इन शर्तों के तहत स्वचालित रूप से आगे बढ़ सकती है:

जी< 0. (3.18)

इन शर्तों के तहत प्रक्रिया संभव नहीं है यदि

ΔG > 0. (3.19)

व्यंजकों (3.18) और (3.19) का एक साथ अर्थ है कि विपरीत प्रतिक्रिया (3.18) या (3.19) अनायास आगे नहीं बढ़ सकती है।

प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, अर्थात। आगे और पीछे दोनों दिशाओं में प्रवाहित हो सकता है, यदि

समीकरण (3.20) रासायनिक संतुलन के लिए एक थर्मोडायनामिक स्थिति है।

संबंध (3.18) - (3.20) चरण संतुलन पर भी लागू होते हैं, अर्थात। ऐसे मामलों में जब एक ही पदार्थ के दो चरण (समग्र अवस्था) संतुलन में हों, उदाहरण के लिए, बर्फ और तरल पानी।

एन्थैल्पी और एन्ट्रापी कारक।यह समीकरणों (3.16) और (3.18) से निम्नानुसार है कि प्रक्रियाएं अनायास आगे बढ़ सकती हैं (ΔG<0), если они сопровождаются уменьшением энтальпии (ΔH<0) и увеличением энтропии системы (ΔS>0)। यदि निकाय की एन्थैल्पी (ΔH>0) बढ़ जाती है, और एन्ट्रापी घट जाती है (ΔS .)<0), то такой процесс протекать не может (ΔG>0)। ΔS और के अन्य संकेतों के साथ, प्रक्रिया के आगे बढ़ने की मौलिक संभावना थैलेपी (ΔH) और एन्ट्रापी (ТΔS) कारकों के अनुपात से निर्धारित होती है।

अगर ΔН>0 और ΔS>0, यानी। चूंकि एन्थैल्पी घटक प्रतिकार करता है, और एन्ट्रापी घटक प्रक्रिया के पाठ्यक्रम का समर्थन करता है, एन्ट्रापी घटक के कारण प्रतिक्रिया अनायास आगे बढ़ सकती है, बशर्ते कि |ΔH|<|TΔS|.

यदि एन्थैल्पी घटक अनुकूल है और एन्ट्रापी प्रक्रिया का प्रतिकार करती है, तो अभिक्रिया एन्थैल्पी घटक के कारण अनायास आगे बढ़ सकती है, बशर्ते कि |ΔH|>|TΔS|।

प्रतिक्रिया की दिशा पर तापमान का प्रभाव।तापमान गिब्स ऊर्जा के थैलेपी और एन्ट्रापी घटकों को प्रभावित करता है, जो इन प्रतिक्रियाओं की गिब्स ऊर्जा के संकेत में परिवर्तन के साथ हो सकता है, और इसलिए प्रतिक्रियाओं की दिशा। तापमान के मोटे अनुमान के लिए जिस पर गिब्स ऊर्जा का संकेत बदलता है, हम तापमान पर ΔН और S की निर्भरता की उपेक्षा कर सकते हैं। फिर समीकरण (3.16) से यह निष्कर्ष निकलता है कि तापमान पर गिब्स ऊर्जा का चिह्न बदल जाएगा

यह स्पष्ट है कि तापमान परिवर्तन के साथ गिब्स ऊर्जा का संकेत परिवर्तन केवल दो मामलों में संभव है: 1) >0 और ΔS>0 और 2)<0 и ΔS<0.

गठन की मानक गिब्स ऊर्जा साधारण पदार्थों से एक यौगिक के 1 मोल के गठन की प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन है जो मानक परिस्थितियों में स्थिर हैं। सरल पदार्थों के निर्माण की गिब्स ऊर्जा शून्य मानी जाती है। पदार्थों के निर्माण की मानक गिब्स ऊर्जा प्रासंगिक संदर्भ पुस्तकों में पाई जा सकती है।

एक रासायनिक प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा।गिब्स ऊर्जा एक अवस्था फलन है, अर्थात्। प्रक्रिया में इसका परिवर्तन इसके प्रवाह के पथ पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि सिस्टम की प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसलिए, रासायनिक प्रतिक्रिया (3.10) की गिब्स ऊर्जा की गणना सूत्र द्वारा की जा सकती है

ध्यान दें कि ΔrG के संदर्भ में प्रतिक्रिया के आगे बढ़ने की मौलिक संभावना के बारे में निष्कर्ष केवल उन शर्तों पर लागू होते हैं जिनके लिए प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना की जाती है। यदि शर्तें मानक से भिन्न हैं, तो समीकरण का उपयोग Δ r G . खोजने के लिए किया जा सकता है वैंट हॉफ इज़ोटेर्मस, जिसे गैसों के बीच अभिक्रिया (3.10) के लिए इस प्रकार लिखा जाता है

(3.23)

और विलेय के बीच

(3.24)

संबंधित पदार्थों के आंशिक दबाव कहां हैं; सी ए, सी बी, सी डी, सी ई संगत भंग पदार्थों की सांद्रता हैं; a, b, d, e संगत स्टोइकोमीट्रिक गुणांक हैं।

यदि अभिकारक मानक अवस्था में हैं, तो समीकरण (3.23) और (3.24) समीकरण बन जाते हैं

उदाहरण 3.9।प्रतिक्रिया की संभावना निर्धारित करें एनएच 3 (जी) + एचसीएल (जी) \u003d एनएच 4 सीएल (के) मानक परिस्थितियों में 298.15 K के तापमान पर, गठन और एन्ट्रॉपी के मानक थैलेपी पर डेटा का उपयोग करके।

समाधान।हेस नियम के प्रथम उपफल के आधार पर, हम अभिक्रिया की मानक एन्थैल्पी पाते हैं:

; प्रतिक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक है, इसलिए, थैलेपी घटक प्रतिक्रिया का पक्षधर है।

हम समीकरण के अनुसार प्रतिक्रिया की एन्ट्रापी में परिवर्तन की गणना करते हैं

प्रतिक्रिया एन्ट्रापी में कमी के साथ होती है, जिसका अर्थ है कि एन्ट्रापी घटक प्रतिक्रिया का प्रतिकार करता है।

हम समीकरण (3.16) के अनुसार प्रक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन पाते हैं:

इस प्रकार, यह प्रतिक्रिया मानक परिस्थितियों में अनायास आगे बढ़ सकती है।

उदाहरण 3.10.गठन और एन्ट्रॉपी के मानक थैलेपी पर डेटा का उपयोग करके, यह निर्धारित करें कि सिस्टम एन 2 (जी) + 3 एच 2 (जी) \u003d 2एनएच 3 (जी) में किस तापमान पर संतुलन होगा।

समाधान।प्रणाली के लिए संतुलन की स्थिति ΔG=0 है। ऐसा करने के लिए, संबंध (3.21) का उपयोग करते हुए, हम वह तापमान ज्ञात करते हैं जिस पर ΔG=0. प्रतिक्रिया की मानक थैलीपी और एन्ट्रापी की गणना करें:

एन्थैल्पी घटक अनुकूल है, और एन्ट्रापी घटक प्रतिक्रिया का विरोध करता है, जिसका अर्थ है कि एक निश्चित तापमान पर, गिब्स ऊर्जा के संकेत में परिवर्तन संभव है, अर्थात प्रतिक्रिया की दिशा में परिवर्तन।

संतुलन की स्थिति इस प्रकार लिखी जाएगी:

G = ∆H -T∆S,

या, संख्यात्मक मानों को प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

0 \u003d - 92.38 - टी (-198.3) 10 -3।

अतः अभिक्रिया एक ताप पर साम्यावस्था में होगी

प्रति।

इस तापमान के नीचे, प्रतिक्रिया आगे की दिशा में और इस तापमान से ऊपर विपरीत दिशा में आगे बढ़ेगी।

उदाहरण 3.11.एक निश्चित तापमान T पर, एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया A®B व्यावहारिक रूप से पूरी हो जाती है। निर्धारित करें: ए) प्रतिक्रिया का संकेत डी आर एस; बी) तापमान टी पर प्रतिक्रिया बी ® ए के डीजी पर हस्ताक्षर करें; ग) कम तापमान पर प्रतिक्रिया बी ® ए की संभावना।

समाधान।ए) प्रतिक्रिया ए® बी की सहज घटना इंगित करती है कि डीजी<0. Поскольку DН>0, फिर समीकरण से
डीजी = डीएच - टीडीएस का अर्थ है कि डीएस>0; रिवर्स रिएक्शन के लिए B® A DS<0.

बी) प्रतिक्रिया के लिए ए® बी डीजी<0. Следовательно, для обратной реакции при той же температуре DG>0.

सी) प्रतिक्रिया ए® बी एंडोथर्मिक (डीएच .) है<0), следовательно, обратная реакция В ® А экзотермическая. При низких температурах абсолютная величина члена TDS мала, так что знак DG определяется знаком DН. Следовательно, при достаточно низких температурах протекание реакции В ® А возможно.

उदाहरण 3.12.गिब्स ऊर्जा के मूल्य की गणना करें और निर्धारित करें कि क्या प्रतिक्रिया CO + Cl 2 ÛCOCl 2 700 K के तापमान पर संभव है, यदि इस तापमान पर प्रतिक्रिया का संतुलन स्थिरांक 10.83 atm -1 है और सभी घटकों के आंशिक दबाव हैं समान और एक के बराबर।

समाधान।प्रतिक्रिया ए + बी Û सी + डी के संबंध डी आर जी 0 और के आर इज़ोटेर्म समीकरण (3.22) द्वारा दिया गया है

मानक परिस्थितियों में, जब प्रत्येक अभिकारक का आंशिक दबाव 1 atm होता है, तो यह अनुपात रूप ले लेगा

नतीजतन, T=700 K पर प्रतिक्रिया स्वचालित रूप से आगे की दिशा में आगे बढ़ सकती है।

स्वाध्याय के लिए प्रश्न और कार्य

1. इकाइयों की अंतरराष्ट्रीय प्रणाली में दबाव और तापमान के संख्यात्मक मान, साथ ही वायुमंडल में, पारा के मिलीमीटर और डिग्री सेल्सियस, मानक और सामान्य स्थितियों के अनुरूप दें।

2. राज्य के कार्य किस शर्त को पूरा करते हैं? प्रक्रिया में राज्य कार्य के मूल्य में परिवर्तन क्या निर्धारित करता है?

3. कौन से पैरामीटर आइसोबैरिक-इज़ोटेर्मल और आइसोकोरिक-इज़ोटेर्मल प्रक्रियाओं की विशेषता है?

4. ऊष्मागतिकी का प्रथम नियम बनाइए।

5. प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव किन परिस्थितियों में होगा: a) इस प्रक्रिया की एन्थैल्पी में परिवर्तन के बराबर; बी) प्रक्रिया की आंतरिक ऊर्जा में परिवर्तन के बराबर है?

6. रासायनिक अभिक्रिया सीलबंद रिएक्टर में होती है। किस अवस्था फलन में परिवर्तन अभिक्रिया के ऊष्मीय प्रभाव को निर्धारित करेगा?

7. रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान, सिस्टम का तापमान बढ़ जाता है। क्या यह प्रक्रिया एक्ज़ोथिर्मिक या एंडोथर्मिक है? इस प्रक्रिया के एन्थैल्पी परिवर्तन का क्या चिन्ह (+) या (-) है?

8. हेस का नियम बनाइए।

9. "किसी पदार्थ के निर्माण की मानक एन्थैल्पी" शब्द को परिभाषित कीजिए।

10. आण्विक क्लोरीन के गठन की मानक एन्थैल्पी क्या हैं और लोहे α-Fe के 298 K संशोधन के तापमान पर स्थिर हैं?

11. सफेद फास्फोरस के गठन की मानक थैलीपी शून्य है, और लाल - (-18.41) kJ / mol है। 25 o C के तापमान पर कौन सा एलोट्रोपिक संशोधन अधिक स्थिर है?

12. हेस के नियम का प्रथम उपफल बनाइए।

13. "किसी पदार्थ के दहन की मानक एन्थैल्पी" की अवधारणा को परिभाषित करें।

14. कार्बन डाइऑक्साइड के गठन की मानक थैलीपी और दहन की मानक थैलेपी T = 298 K कार्बन-ग्रेफाइट के संशोधन पर कैसे स्थिर हैं?

15. स्वतःस्फूर्त रासायनिक प्रक्रियाओं के 3 उदाहरण दीजिए।

16. रासायनिक (सच्चे) संतुलन के संकेतों की सूची बनाएं।

17. निम्नलिखित प्रक्रियाओं के उदाहरण दीजिए: क) एन्ट्रापी में वृद्धि; बी) एन्ट्रापी में कमी।

18. यदि r =0 है तो स्वतः ही होने वाली अभिक्रिया की एन्ट्रापी में परिवर्तन का क्या चिन्ह होना चाहिए?

19. कैल्शियम कार्बोनेट के थर्मल अपघटन की प्रतिक्रिया की एन्ट्रापी में परिवर्तन का क्या संकेत होना चाहिए? क्यों? प्रतिक्रिया समीकरण लिखें।

20. प्रतिक्रिया की संभावना के मुद्दे को हल करने के लिए आपको प्रतिक्रिया में प्रतिभागियों के कौन से थर्मोडायनामिक गुण जानने की आवश्यकता है?

21. गैसों के बीच ऊष्माक्षेपी अभिक्रिया आयतन में वृद्धि के साथ होती है। ऐसी प्रतिक्रिया की संभावना के बारे में क्या कहा जा सकता है?

22. निम्नलिखित में से किस मामले में तापमान में परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया की दिशा बदलना संभव है: ए) डीएच<0, DS<0; б) DH>0, डीएस> 0; सी) डीएच<0, DS>0; डी) डीएच> 0, डी एस<0?

23. गैसीय सल्फर (IV) ऑक्साइड के ऑक्सीजन के साथ गैसीय सल्फर (VI) ऑक्साइड में ऑक्सीकरण के लिए मानक एन्थैल्पी ज्ञात कीजिए। SO 2 - (-297 kJ / mol) और SO 3 - (-395 kJ / mol) बनने की मानक एन्थैल्पी।

उत्तर: -196 केजे।

24. निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं में एन्ट्रापी में परिवर्तन के संकेत को इंगित करें:

ए) सीओ (जी) + एच 2 (जी) \u003d सी (टी) + एच 2 ओ (जी);

बी) सीओ 2 (जी) + सी (टी) \u003d 2CO (जी);

ग) FeO (T) + CO (G) \u003d Fe (T) + CO 2 (G);

डी) एच 2 ओ (डब्ल्यू) \u003d एच 2 ओ (जी);

उत्तर: ए) (-); बी) (+); सी) (~ 0); डी) (+); ई) (-)।

25. गैसीय सल्फर (IV) ऑक्साइड के ऑक्सीजन के साथ गैसीय सल्फर (VI) ऑक्साइड के ऑक्सीकरण की अभिक्रिया की मानक एन्ट्रॉपी ज्ञात कीजिए। SO 2 के गठन की मानक एन्ट्रापी - (248 J / (mol .) के), एसओ 3 - (256 जे / (मोल के)), ओ 2 - (205 जे / (मोल के))।

उत्तर: -189 जम्मू/कश्मीर।

26. एसिटिलीन से बेंजीन के संश्लेषण के लिए प्रतिक्रिया की थैलीपी का पता लगाएं, यदि बेंजीन के दहन की थैलीपी (-3302 kJ / mol), और एसिटिलीन - (-1300 kJ / mol) है।

उत्तर:- 598 kJ.

27. सोडियम बाइकार्बोनेट की अपघटन अभिक्रिया की मानक गिब्स ऊर्जा ज्ञात कीजिए। क्या इन परिस्थितियों में प्रतिक्रिया स्वतःस्फूर्त रूप से आगे बढ़ना संभव है?

उत्तर: 30.88 केजे।

28. प्रतिक्रिया 2Fe (T) + 3H 2 O (G) \u003d Fe 2 O 3 (T) + 3H 2 (G) (जल वाष्प के साथ कार्बन स्टील की जंग प्रतिक्रिया) की मानक गिब्स ऊर्जा का पता लगाएं। क्या इन परिस्थितियों में प्रतिक्रिया स्वतःस्फूर्त रूप से आगे बढ़ना संभव है?

उत्तर: -54.45 केजे।

29. सिस्टम 2NO (g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) में रासायनिक संतुलन किस तापमान पर होगा?

उत्तर : 777 के.

30. 298 K के तापमान पर 1 ग्राम पानी (वाष्पीकरण की विशिष्ट ऊष्मा) की वाष्पीकरण प्रक्रिया का ऊष्मीय प्रभाव ज्ञात करें, यदि H 2 O (l) के गठन की मानक थैलीपी (-285.84 kJ / mol) है, और गैसीय - (-241.84 kJ /mol)।

उत्तर: 2.44 kJ/g.

3.4. वर्तमान और मध्यवर्ती नियंत्रण के लिए कार्य

खंड I

1. ऑक्सीजन में ग्रेफाइट के दहन के दौरान कार्बन डाइऑक्साइड के बनने की प्रक्रिया दो तरह से आगे बढ़ सकती है:

I. 2C (g) + O 2 (g) \u003d 2CO (g); 2CO (g) + O 2 \u003d 2CO 2 (g), D r H ° \u003d -566 kJ।

द्वितीय. सी (जीआर) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी), डी आर एच ° \u003d -393 केजे।

डी एफ एच डिग्री (सीओ) खोजें।

उत्तर:-110 kJ/mol.

2. निम्नलिखित अभिक्रियाओं के आधार पर कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) के बनने की एन्थैल्पी और दहन एन्थैल्पी की गणना कीजिए:

I. 2C (g) + O 2 (g) \u003d 2CO (g), D r H ° \u003d -220 kJ।

द्वितीय. 2CO (g) + O 2 (g) \u003d 2CO 2 (g), D r H ° \u003d -566 kJ।

उत्तर: -110 kJ/mol; -283 केजे / एमओएल।

3. थर्मोकेमिकल समीकरण से सोडियम सल्फाइट के गठन की मानक थैलीपी का पता लगाएं

4ना 2 एसओ 3 (करोड़) \u003d 3ना 2 एसओ 3 (सीआर) + ना 2 एस (सीआर) - 181.1 केजे,

यदि केजे/मोल और केजे / मोल।

उत्तर -1090 kJ/mol.

4. प्रतिक्रिया सीएच 4 (जी) + 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (जी), डी आर एच ° \u003d -802 केजे के आधार पर मीथेन के दहन की मानक थैलीपी का पता लगाएं।

उत्तर -802 kJ/mol.

5. भविष्यवाणी करें कि यह सकारात्मक होगा या नकारात्मक

प्रतिक्रियाओं में प्रणाली की एन्ट्रापी में परिवर्तन:

ए) एच 2 ओ (जी) ® एच 2 ओ (जी) (25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर);

बी) सीएसीओ 3 (टी) ® सीएओ (टी) + सीओ 2 (जी);

ग) एन 2 (जी) + 3एच 2 (जी) \u003d 2एनएच 3 (जी);

डी) एन 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2NO (जी);

ई) एजी + (समाधान) + सीएल - (समाधान) = एजीसीएल (टी)।

गणना किए बिना स्पष्टीकरण दें।

उत्तर: ए) +; बी) +; में) -; घ) ~ 0; इ) -।

6. निम्नलिखित में से प्रत्येक में DS प्रणाली के चिन्ह की भविष्यवाणी करें

प्रक्रियाएं:

क) 1 mol CCl 4(g) का वाष्पीकरण;

बी) बीआर 2 (जी) → बीआर 2 (जी);

c) NaCl(aq.) और AgNO3 (aq.) को मिलाकर AgCl(t) का अवक्षेपण।

स्पष्टीकरण दें।

उत्तर: ए) +; बी) -; में)-।

7. मानक परिस्थितियों (एस °) के तहत पदार्थों के एन्ट्रापी के निरपेक्ष मूल्यों के सारणीबद्ध मूल्यों का उपयोग करते हुए, निम्नलिखित में से प्रत्येक जोड़े में 298 K के तापमान पर पदार्थों के निरपेक्ष एन्ट्रापी के मूल्यों की तुलना करें। :

ए) ओ 2 (जी) और ओ 3 (जी);

बी) सी (हीरा) और सी (ग्रेफाइट);

सी) NaCl (टी) और एमजीसीएल 2 (टी)।

प्रत्येक स्थिति में S° के अंतर का कारण स्पष्ट कीजिए।

8. अभिक्रियाओं के लिए D r S° परिकलित करें

ए) एन 2 (जी) + 3एच 2 (जी) \u003d 2एनएच 3 (जी); बी) 2एसओ 2 (जी) + ओ 2 (जी) \u003d 2एसओ 3 (जी),

मानक परिस्थितियों में पदार्थों के निरपेक्ष एन्ट्रॉपी के सारणीबद्ध मूल्यों का उपयोग करना।

उत्तर: ए) -197.74 जम्मू/कश्मीर; ख) -188.06 जम्मू/कश्मीर।

9. निरपेक्ष एन के सारणीबद्ध मूल्यों का उपयोग करना-

ट्रोपियम (S°), निम्नलिखित प्रक्रियाओं के लिए D r S° परिकलित करें:

ए) सीओ (जी) + 2 एच 2 (जी) \u003d सीएच 3 ओएच (जी);

बी) 2 एचसीएल (जी) + बीआर 2 (जी) \u003d 2 एचबीआर (जी) + सीएल 2 (जी);

सी) 2NO 2 (जी) = एन 2 ओ 4 (जी)।

क्या प्रत्येक मामले में D r S° का चिन्ह उस से मेल खाता है जिसकी गुणात्मक निरूपण के आधार पर अपेक्षा की जानी चाहिए? उत्तर स्पष्ट कीजिए।

उत्तर: ए) -218.83 जम्मू/कश्मीर; ख) 94.15 जम्मू/कश्मीर; ग) -175.77 जम्मू/कश्मीर।

10. CO (g) के निर्माण की मानक एन्थैल्पी -110.5 kJ/mol है। 2 mol CO (g) के दहन से 566 kJ ऊष्मा निकलती है। गणना

उत्तर:-393.5 kJ/mol.

11. 100 किलो चूने को पानी से बुझाने पर निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा निर्धारित करें: CaO (k) + H 2 O (l) \u003d Ca (OH) 2 (k), यदि गठन CaO (k) की मानक ऊष्मा है, एच 2 ओ (एल), सीए (ओएच) 2 (के) क्रमशः -635.14 हैं; -285.84; -986.2 kJ/mol.

उत्तर:-1165357.2 केजे।

12. नीचे दिए गए आँकड़ों का उपयोग करके हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H2O2) के पानी और ऑक्सीजन में अपघटन की एन्थैल्पी निर्धारित करें:

SnCl 2 (p) + 2HCl (p) + H 2 O 2 (p) \u003d SnCl 4 (p) + 2H 2 O (l), D r H ° \u003d -393.3 kJ;

SnCl 2 (p) + 2HCl (p) + 1/2O 2 (g) \u003d SnCl 4 (p) + H 2 O (l), D r H ° \u003d -296.6 kJ।

उत्तर:- 96.7 kJ.

13. प्रति दिन 10 6 किग्रा अमोनिया के उत्पादन में निकलने वाली ऊष्मा की मात्रा की गणना करें, यदि

उत्तर:-2.7. 10 9 केजे।

14. निम्नलिखित आंकड़ों के आधार पर निर्धारित करें:

पी 4 (सीआर) + 6क्ल 2 (जी) \u003d 4पीसीएल 3 (एल), डी आर एच ° \u003d -1272.0 केजे;

पीसीएल 3 (जी) + सीएल 2 (जी) \u003d पीसीएल 5 (सीआर), डी आर एच ° \u003d -137.2 केजे।

उत्तर:-455.2 kJ/mol.

15. मानक स्थितियों के तहत प्रतिक्रिया की थैलीपी में परिवर्तन की गणना करें: एच 2 (जी) + 1 / 3 ओ 3 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), निम्नलिखित आंकड़ों के आधार पर:

2O 3 (g) \u003d 3O 2 (g), D r H ° \u003d -288.9 kJ,

केजे / मोल।

उत्तर: -289.95 kJ।

16. निम्नलिखित आँकड़ों का प्रयोग करते हुए PbO निर्माण अभिक्रिया की मानक एन्थैल्पी की गणना कीजिए:

1) 2पीबी (सीआर) + ओ 2 (जी) \u003d 2पीबीओ 2 (सीआर) - 553.2 केजे;

2) 2पीबीओ 2 (सीआर) \u003d 2पीबीओ (सीआर)) + ओ 2 (जी) + 117.48 केजे।

उत्तर -217.86 kJ/mol.

17. निम्नलिखित डेटा का उपयोग करके CuCl गठन प्रतिक्रिया की मानक थैलीपी की गणना करें:

1) CuCl 2 (cr) + Cu (cr) = 2 CuCl (cr) - 63.5 kJ;

2) Cu (cr) + Cl 2 (g) = CuCl 2 (cr) - 205.9 kJ।

उत्तर: 134.7 kJ/mol.

18. निम्नलिखित आँकड़ों को जानकर, द्रव अवस्था में मिथाइल अल्कोहल का Δ f H° परिकलित करें:

एच 2 (जी) + 1/2 ओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी), डी आर एच ° \u003d -285.8 केजे;

सी (जीआर) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी), डी आर एच ° \u003d -393.7 केजे;

सीएच 3 ओएच (एल) + 3 / 2 ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) + 2 एच 2 ओ (एल), डी आर एच ° \u003d -715.0 केजे।

उत्तर: -250.3 केजे / मोल।

19. बेंजीन और एसिटिलीन के दहन की मानक एन्थैल्पी क्रमशः -3270 और -1302 kJ / mol हैं। एसिटिलीन के बेंजीन में रूपांतरण का डी आर एच ° निर्धारित करें: 3C 2 H 2 (g) \u003d C 6 H 6 (g)।

उत्तर: -636 केजे।

20. आयरन ऑक्साइड (III) के गठन की मानक थैलीपी निर्धारित करें, यदि 20 ग्राम लोहे के ऑक्सीकरण के दौरान 146.8 kJ ऊष्मा निकलती है।

उत्तर: -822 kJ/mol.

21. 22.4 लीटर अमोनिया (एन.ओ.) प्राप्त करने पर निकलने वाली गर्मी की मात्रा की गणना करें यदि

एन 2 (जी) + 3 एच 2 (जी) \u003d 2एनएच 3 (जी), डी आर एच ° \u003d -92 केजे।

उत्तर:-46 kJ.

22. निम्नलिखित आँकड़ों का उपयोग करके एथिलीन का Δ f H° ज्ञात कीजिए।

सी 2 एच 4 (जी) + 3ओ 2 (जी) \u003d 2सीओ 2 (जी) + 2एच 2 ओ (जी) -1323 केजे;

सी (जीआर) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) -393.7 केजे;

एच 2 (जी) + 1 / 2ओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी) -241.8 केजे।

उत्तर: 52 kJ/mol.

23. प्रतिक्रिया एफ (जी) + ली (जी) \u003d एफ - (जी) + ली + (जी) की प्रतिक्रिया की गणना करें,

अगर एफ (जी) + ई \u003d एफ - (जी) -322 केजे / एमओएल;

ली (जी) \u003d ली + (जी) + ई + 520 केजे / मोल।

उत्तर: 198 केजे।

24. निम्नलिखित आँकड़ों का उपयोग करके Hg 2 Br 2 के बनने की मानक एन्थैल्पी की गणना कीजिए:

1) एचजीबीआर 2 (सीआर) + एचजी (जी) = एचजी 2 बीआर 2 (सीआर) - 37.32 केजे;

2) एचजीबीआर 2 (सीआर) \u003d एचजी (एल) + बीआर 2 (एल) + 169.45 केजे।

उत्तर -206.77 kJ/mol.

25. निम्नलिखित आँकड़ों का प्रयोग करते हुए सोडियम बाइकार्बोनेट निर्माण की मानक एन्थैल्पी की गणना कीजिए:

2NaHCO 3 (सीआर) \u003d ना 2 सीओ 3 (सीआर) + सीओ 2 (जी) + एच 2 ओ (जी) + 130.3 केजे,

यदि केजे/मोल;

सी (जीआर) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) - 393.7 केजे; एच 2 (जी) + 1 / 2ओ 2 (जी) \u003d एच 2 ओ (जी) -241.8 केजे।

उत्तर:-947.4 kJ/mol.

26. निम्नलिखित आँकड़ों का उपयोग करके CaCO 3 (cr) के बनने की मानक एन्थैल्पी की गणना कीजिए:

सीए (ओएच) 2 (सी) + सीओ 2 (जी) \u003d सीएसीओ 3 (सीआर) + 173.9 केजे;

सी (जीआर) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (जी) - 393.7 केजे;

केजे / मोल।

उत्तर -1206 kJ/mol.

27. यदि अभिक्रिया के दौरान आयरन ऑक्साइड (III) बनने की मानक एन्थैल्पी ज्ञात करें

2Fe + Al 2 O 3 \u003d Fe 2 O 3 + 2Al

Fe 2 O 3 के प्रत्येक 80 ग्राम के लिए, 426.5 kJ ऊष्मा अवशोषित होती है, केजे / मोल।

उत्तर: -823 केजे/मोल।

28. 11.2 किलो लोहा प्राप्त करने के लिए कितनी गर्मी खर्च की जानी चाहिए, अगर, थर्मोकेमिकल समीकरण के अनुसार, FeO (t) + H 2 (g) \u003d Fe (t) + H 2 O (g) + 23 kJ .

उत्तर: 4600 केजे।

29. हीरे के दहन की ऊष्मा ज्ञात कीजिए यदि ग्रेफाइट के दहन की मानक ऊष्मा -393.51 kJ / mol है, और ऊष्मा है

और चरण संक्रमण (ग्रेफाइट) ® (हीरा) है

1.88 kJ/mol.

उत्तर -395.39 kJ/mol.

30. 1 किलो लाल फास्फोरस को काले फास्फोरस में परिवर्तित करने पर कितनी ऊष्मा निकलती है, यदि ज्ञात हो,

कि लाल और काले फॉस्फोरस के निर्माण की मानक एन्थैल्पी क्रमशः -18.41 और -43.20 kJ/mol हैं।

उत्तर: -800 केजे।

खंड II

25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में मानक परिवर्तन की गणना रासायनिक यौगिकों के गठन और पूर्ण एन्ट्रॉपी के मानक एन्थैल्पी के मूल्यों से करें और एक सहज प्रतिक्रिया की संभावना स्थापित करें:

1. 4NH 3g + 5O 2g = 4NO g + 6H 2 O g।

उत्तर: -955.24 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

2. SO 2g + 2H 2 S g \u003d 3S से + 2H 2 O अच्छी तरह से।

उत्तर: -107.25 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

3. 2H 2 S g + 3O 2g = 2H 2 O g + 2SO 2g।

उत्तर: -990.48 kJ; प्रतिक्रिया संभव है।

4. 2NO g + O 3g + H 2 O वेल \u003d 2HNO 3g।

उत्तर:- 260.94 kJ; प्रतिक्रिया संभव है।

5. 3Fe 2 O 3k + CO g \u003d 2Fe 3 O 4k + CO 2g।

उत्तर:- 64.51 kJ; प्रतिक्रिया संभव है।

6. 2CH 3 OH w + 3O 2g \u003d 4H 2 Og + 2CO 2g।

उत्तर:- 1370.46 kJ; प्रतिक्रिया संभव है।

7. सीएच 4 जी + 3सीओ 2 जी \u003d 4CO जी + 2 एच 2 ओ जी।

उत्तर: 228.13 केजे; प्रतिक्रिया संभव नहीं है।

8. Fe 2 O 3k + 3CO g \u003d 2Fe k + 3CO 2g।

उत्तर: -31.3 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

9. सी 2 एच 4 जी + 3 ओ 2 जी \u003d 2CO 2 जी + 2 एच 2 ओ जी।

उत्तर: -1313.9 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

10. 4NH 3g + 3O 2g = 6H 2 O g + 2N 2g।

उत्तर: -1305.69 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

11. 4NO 2g + O 2g + 2H 2 O x = 4HNO 3g।

उत्तर: -55.08 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

12. 2HNO 3l + NO g = 3NO 2g + H 2 O l।

उत्तर: -7.71 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

13. 2सी 2 एच 2जी + 5ओ 2जी \u003d 4सीओ 2जी + 2एच 2 ओ जी।

उत्तर:-2452.81 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

14. Fe 3 O 4k + 4H 2g \u003d 3Fe से + 4H 2 O g।

उत्तर: 99.7 kJ; प्रतिक्रिया संभव नहीं है।

15. 2Fe 2 O 3k + 3C k \u003d 4Fe k + 3CO 2g।

उत्तर: 297.7 kJ; प्रतिक्रिया संभव नहीं है।

16. Fe 3 O 4k + 4CO g \u003d 3Fe k + 4CO 2g।

उत्तर: -14.88 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

17. 2H 2 S g + O 2g \u003d 2H 2 O वेल + 2S c।

उत्तर: -407.4 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

18. Fe 2 O 3k + 3H 2g \u003d 2Fe से + 3H 2 O g।

उत्तर: 54.47 केजे; प्रतिक्रिया संभव नहीं है।

25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में मानक परिवर्तन की गणना रासायनिक यौगिकों के गठन और पूर्ण एन्ट्रॉपी के मानक एन्थैल्पी के मूल्यों से करें और यह निर्धारित करें कि सिस्टम में किस तापमान पर संतुलन होगा।

19. 4HCl g + O 2g ↔ 2Cl 2g + 2H 2 O f.

उत्तर: -93.1 केजे; ~552 के.

20. Cl 2g + 2HI g ↔ I 2c + 2HCl g।

उत्तर: -194.0 केजे; ~1632 के.

21. SO 2g + 2CO g ↔ 2CO 2g + S c.

उत्तर: -214.24 केजे; ~1462 के.

22. सीएच 4 जी + 2 एच 2 ओजी ↔ सीओ 2 जी + 4 एच 2 जी।

उत्तर: 113.8 केजे; ~959 के.

23. सीओ जी + 3 एच 2 जी ↔ सीएच 4 जी + एच 2 ओ जी।

उत्तर: -142.36 केजे; ~ 963 के.

रासायनिक यौगिकों के निर्माण की मानक एन्थैल्पी और निरपेक्ष एन्ट्रॉपी से 350 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर एक रासायनिक प्रतिक्रिया की गिब्स ऊर्जा में परिवर्तन की गणना करें। D f H° और S° की तापमान निर्भरता पर ध्यान न दें। सहज प्रतिक्रियाओं की संभावना निर्धारित करें:

24. 2РН 3जी + 4ओ 2जी \u003d पी 2 ओ 5के + 3एच 2 ओ जी।

उत्तर: 1910.47 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

25. सीएल 2 जी + एसओ 2 जी + 2 एच 2 ओ डब्ल्यू = एच 2 एसओ 4 डब्ल्यू + 2 एचसीएल जी।

उत्तर: -80.0 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

26. पी 2 ओ 5k + 5C k \u003d 2P k + 5CO g।

उत्तर: 860.0 केजे; प्रतिक्रिया संभव नहीं है।

27. 2CO g + SO 2g \u003d S से + 2CO 2g।

उत्तर: -154.4 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

28. सीओ 2 जी + 4 एच 2 जी \u003d सीएच 4 जी + 2 एच 2 ओ जी।

उत्तर: -57.9 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

29. NO g + O 3 g = O 2 g + NO 2 g।

उत्तर: -196.83 केजे; प्रतिक्रिया संभव है।

30. सीएच 4 जी + 2 ओ 2 जी \u003d सीओ 2 जी + 2 एच 2 ओ जी।

उत्तर: -798.8 kJ; प्रतिक्रिया संभव है।

रासायनिक अभिक्रियाओं की प्रक्रिया में दो प्रवृत्तियाँ होती हैं:

1.एन मिनट (थैलेपी फैक्टर);

2. एस अधिकतम (एन्ट्रॉपी कारक)।

ये दोनों कारक परस्पर विपरीत दिशाओं में कार्य करते हैं, और प्रतिक्रिया का क्रम इस विशेष मामले में प्रबल होने वाले द्वारा निर्धारित किया जाता है। रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान थैलेपी और एन्ट्रापी में परिवर्तन गिब्स ऊर्जा G 0 (kJ) को ध्यान में रखता है: G 0 \u003d ∆H 0 - T∆S 0, जहां T पूर्ण तापमान है, ∆S 0। – मानक परिवर्तन एन्ट्रापी; 0 मानक एन्थैल्पी परिवर्तन है।

G का मान और चिन्ह एक स्वतःस्फूर्त रासायनिक प्रतिक्रिया की संभावना और उसकी दिशा निर्धारित करते हैं। स्थिर तापमान और दबाव पर, प्रतिक्रिया स्वचालित रूप से उस दिशा में आगे बढ़ती है जो गिब्स ऊर्जा में कमी के अनुरूप होती है।

जी< 0 - реакция идет самопроизвольно в прямом направлении;

G > 0 - इन परिस्थितियों में अभिक्रिया आगे की दिशा में नहीं जाती है;

जी = 0 - प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती (रासायनिक संतुलन) है।

r G में परिवर्तन प्रक्रिया पथ पर निर्भर नहीं करता है और हेस के नियम के परिणाम से गणना की जा सकती है: गिब्स ऊर्जा परिवर्तनएक रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया उत्पादों के निर्माण की गिब्स ऊर्जा के योग के बराबर है, प्रारंभिक सामग्री के गठन की गिब्स ऊर्जा के योग के बराबर है।

आर जी 0 = एफजी 0 प्रतिक्रिया उत्पाद - एफजी 0 प्रारंभिक सामग्री,

जहां एफ G 0 गठन की मानक गिब्स ऊर्जा है, kJ/mol; संदर्भ मूल्य। मैं एफजी 0 साधारण पदार्थ शून्य के बराबर है।

व्याख्यान #6 . रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर

रासायनिक गतिकी -रसायन विज्ञान की वह शाखा जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर और तंत्र का अध्ययन करती है।एक रासायनिक प्रतिक्रिया की दरबुलाया प्रति इकाई समय प्रति इकाई मात्रा में अभिकारक की मात्रा में परिवर्तन(सजातीय प्रतिक्रिया के लिए) या प्रति यूनिट इंटरफ़ेस(एक विषम प्रणाली के लिए) प्रतिक्रिया दर अभिकारकों की प्रकृति, उनकी एकाग्रता, तापमान और उत्प्रेरक की उपस्थिति पर निर्भर करती है।

अभिकारकों की प्रकृति पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरताइस तथ्य के कारण कि प्रत्येक प्रतिक्रिया सक्रियण ऊर्जा के एक निश्चित मूल्य की विशेषता है। प्रतिक्रियाएं कम मजबूत बंधनों के विनाश और मजबूत बंधनों वाले पदार्थों के निर्माण की दिशा में आगे बढ़ती हैं। एक बंधन को नष्ट करने और दूसरे बंधन को बनाने के लिए, कुछ ऊर्जा लागतों की आवश्यकता होती है। सक्रियण ऊर्जाई ए - यह अतिरिक्त ऊर्जा है जो अणुओं के पास एक नए पदार्थ के निर्माण की ओर ले जाने के लिए उनके टकराव के लिए होनी चाहिए।यदि सक्रियण ऊर्जा बहुत कम है (< 40 кДж/моль), то реакция идет с очень большой скоростью, если энергия активации очень велика (>120 kJ/mol), तो प्रतिक्रिया दर बहुत कम है।

एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरताअभिकारक व्यक्त किया जाता है सामूहिक कार्रवाई का कानून (LMA): स्थिर तापमान पर, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर अभिकारकों की सांद्रता के उत्पाद के सीधे आनुपातिक होती है।

सामान्य तौर पर, के लिए सजातीयप्रतिक्रियाएं एनए (जी) + एमबी (जी) = पीएबी (जी)

एकाग्रता पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता समीकरण द्वारा व्यक्त की जाती है:

,

जहाँ C A और C B अभिकारकों की सांद्रताएँ हैं, k प्रतिक्रिया दर स्थिरांक है। एक विशिष्ट प्रतिक्रिया के लिए 2NO (g) + O 2 (g) = 2NO 2 (g), ZDM की गणितीय अभिव्यक्ति का रूप है: υ = k∙∙

प्रतिक्रिया दर स्थिर k अभिकारकों, तापमान और उत्प्रेरक की प्रकृति पर निर्भर करता है, लेकिन अभिकारकों की सांद्रता पर निर्भर नहीं करता है। दर स्थिरांक का भौतिक अर्थ यह है कि यह अभिकारकों की इकाई सांद्रता पर प्रतिक्रिया दर के बराबर है।

के लिये विजातीयप्रतिक्रियाओं, प्रतिक्रिया दर केवल गैसों या विलेय की एकाग्रता पर निर्भर करती है, और ठोस चरण की एकाग्रता एमडीएम की गणितीय अभिव्यक्ति में शामिल नहीं है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन में कार्बन की दहन प्रतिक्रिया की दर केवल ऑक्सीजन की सांद्रता के समानुपाती होती है:

सी (के) + ओ 2 (जी) \u003d सीओ 2 (के), \u003d के

तापमान पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता।जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है, जिससे उनके बीच टकराव की संख्या में वृद्धि होती है। तापमान में वृद्धि से सक्रिय अणुओं की संख्या बढ़ जाती है, और परिणामस्वरूप, रासायनिक प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है। .

तापमान पर रासायनिक प्रतिक्रिया की दर की निर्भरता व्यक्त की जाती है वान्ट हॉफ का नियम: तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए, प्रतिक्रिया दर 2-4 गुना बढ़ जाती है.

,

जहां 2 और υ 1 तापमान t 2 और t 1 पर प्रतिक्रिया दर हैं,

γ प्रतिक्रिया दर का तापमान गुणांक है, यह दर्शाता है कि तापमान में 10 0 की वृद्धि के साथ प्रतिक्रिया दर कितनी बार बढ़ जाती है

तापमान पर प्रतिक्रिया दर की अधिक कठोर निर्भरता का वर्णन किया गया है अरहेनियस समीकरण, जो सक्रियण ऊर्जा के लिए स्थिर प्रतिक्रिया दर से संबंधित है:

जहां ए एक स्थिर कारक है, जो प्रति इकाई समय में अणुओं के टकराव की संख्या के बराबर है, एक टकराव के दौरान रासायनिक बातचीत की संभावना से गुणा किया जाता है।

उत्प्रेरक पर प्रतिक्रिया दर की निर्भरता।वे पदार्थ जो किसी अभिक्रिया की दर को बढ़ाते हैं लेकिन अभिक्रिया के बाद रासायनिक रूप से अपरिवर्तित रहते हैं, कहा जाता है उत्प्रेरक. उत्प्रेरक की क्रिया के तहत प्रतिक्रिया की दर में परिवर्तन को कहा जाता है कटैलिसीस. उत्प्रेरण भेद सजातीयतथा विजातीय.

यदि अभिकारक और उत्प्रेरक एकत्रीकरण की एक ही अवस्था में हों, तो उत्प्रेरण सजातीय:

2SO 2(g) + O 2(g) 2SO 3(g)

यदि अभिकारक और उत्प्रेरक एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं में हैं, तो उत्प्रेरण विजातीय:

एन 2 (जी) + 3 एच 2 (जी) 2एनएच 3 (जी)

उत्प्रेरक का प्रभाव यह है कि यह सक्रियण ऊर्जा को कम कर देता है और इस प्रकार प्रतिक्रिया की दर को बढ़ाता है।

व्याख्यान संख्या 7. रासायनिक संतुलन

रासायनिक प्रतिक्रियाओं को विभाजित किया जाता है अचलतथा प्रतिवर्ती. अचलकेवल आगे की दिशा में प्रवाहित करें (जब तक कि अभिकारकों में से एक पूरी तरह से भस्म न हो जाए), प्रतिवर्तीआगे और पीछे दोनों दिशाओं में प्रवाहित करें (इस मामले में, कोई भी अभिकारक पूरी तरह से खपत नहीं होता है)। निम्नलिखित प्रतिक्रिया पर विचार करें:

प्रत्यक्ष पीआर और रिवर्स गिरफ्तारी प्रतिक्रियाओं की गति के लिए जनता की कार्रवाई के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति का रूप है:

जनसंपर्क \u003d υ गिरफ्तार \u003d

जब पदार्थ ए और बी मिश्रित होते हैं, तो प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर अधिकतम होगी। फिर पदार्थ ए और बी धीरे-धीरे खपत होते हैं और प्रत्यक्ष प्रतिक्रिया की दर कम हो जाती है। परिणामी पदार्थ डी और एफ एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करना शुरू कर देंगे, और रिवर्स प्रतिक्रिया की दर लगातार बढ़ेगी क्योंकि पदार्थ डी और एफ की एकाग्रता बढ़ जाती है। एक निश्चित समय पर, आगे की प्रतिक्रिया की दर बराबर हो जाएगी रिवर्स रिएक्शन की दर से।

सिस्टम की स्थिति जिसमें आगे की प्रतिक्रिया की दर (υ 1) रिवर्स प्रतिक्रिया (υ 2) की दर के बराबर है,बुलाया रासायनिक संतुलन।रासायनिक संतुलन पर स्थापित अभिकारकों की सांद्रता,बुलाया संतुलित.

प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं के लिए जन कार्रवाई कानून: एक स्थिर तापमान पर रासायनिक संतुलन की स्थिति में, प्रारंभिक पदार्थों की सांद्रता के उत्पाद के लिए प्रतिक्रिया उत्पादों की सांद्रता के उत्पाद का अनुपात एक स्थिर मूल्य है. इस मान को कहा जाता है निरंतर संतुलन. संतुलन सांद्रता को आमतौर पर प्रतीक "सी ए" द्वारा नहीं, बल्कि वर्ग कोष्ठक में रखे गए पदार्थ के सूत्र द्वारा दर्शाया जाता है, उदाहरण के लिए, और सांद्रता के संदर्भ में व्यक्त संतुलन स्थिरांक K C है। प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया के लिए aA + bB dD + fF, सामूहिक क्रिया के नियम की गणितीय अभिव्यक्ति का रूप है:

.

एक विशिष्ट सजातीय प्रतिक्रिया के लिए:

2CO (g) + O 2 (g) 2CO 2 (g)

एक विषम प्रतिक्रिया सीओ 2 (जी) + सी (सी) \u003d 2CO (जी) के लिए। ठोस चरण की एकाग्रता विषम प्रणालियों के लिए एमडीएम की गणितीय अभिव्यक्ति में शामिल नहीं है।

रासायनिक संतुलन तब तक अपरिवर्तित रहता है जब तक संतुलन की स्थिति ( एकाग्रता, तापमान, दबाव) स्थिर रखा गया है। जब स्थितियां बदलती हैं, तो संतुलन गड़बड़ा जाता है। कुछ समय बाद, सिस्टम में फिर से संतुलन होता है, जिसमें वेग की एक नई समानता और सभी पदार्थों की नई संतुलन सांद्रता होती है। एक संतुलन राज्य से दूसरे में एक प्रणाली का संक्रमणबुलाया बैलेंस शिफ्ट.

संतुलन शिफ्ट की दिशा निर्धारित की जाती है ले चेटेलियर का सिद्धांत: यदि संतुलन (एकाग्रता, दबाव, तापमान परिवर्तन) में एक प्रणाली पर एक बाहरी प्रभाव डाला जाता है, तो संतुलन प्रतिक्रिया की दिशा में बदल जाता है जो उत्पन्न प्रभाव को कमजोर करता है।