无机及分析化学(南京大学)课件第2章.ppt

* * * * * 2.4.3 热力学第二定律 在孤立系统的任何自发过程中,系统的熵总是增加的。即 ΔS孤 0 ΔS系 +ΔS环 0　　过程自发 ΔS系 +ΔS环 0　　不可能发生的过程 孤立系统(isolated system)是指与环境不发生物质和能量交换的系统。 * 2.4.4 标准摩尔熵 热力学第三定律:在热力学温度0 K时,任何纯物质的完整晶体的熵值等于零。 在标准态下1 mol物质的熵值称为该物质的标准摩尔熵(简称标准熵),用符号 表示。 (通常温度为298.15 K，单位J·mol-1·K-1) * 物质标准熵的大小应有如下的规律: 同一物质所处的聚集态不同, 熵值大小次序是气态?液态固态。 (2) 聚集态相同,复杂分子比简单分子有较大的熵值。 (3) 结构相似的物质,相对分子质量大的熵值大。 (4) 相对分子质量相同,分子构型复杂,熵值大。 (5) 物质的熵值随温度升高而增大; 气态物质的熵值随压力增高而减小。 * 2.5 吉布斯自由能及其应用 2.5.1 吉布斯自由能（Gibbs free energy, G） 定义 上式即：吉布斯-赫姆霍兹(Gibbs-Helmholtz)方程 * 在等温等压过程中,可以用吉布斯自由能变ΔG来判断过程的自发性！ ΔG 0　 过程自发 ΔG 0 过程非自发(其逆过程自发) ΔG = 0 过程处于平衡状态 ΔG具有明确的物理意义。它代表在等温等压过程中,能被用来做有用功(即非体积功)的最大值。 * 2.5.2 标准生成吉布斯自由能 在指定温度(一般定298.15 K)和标准态下,令指定单质的吉布斯自由能为零,并且把在指定温度和标准态下,由指定单质生成1 mol某物质的吉布斯自由能变称为该物质的标准生成吉布斯自由能。 * 2.5.3 ΔG与温度的关系 当温度变化不太大时,可近似地把ΔH和ΔS看作不随温度而变的常数。这样, 利用如下近似公式计算： 拓展知识 C (石墨) C (金刚石) * 1955年，美国通用电器公司的科学家们在2000℃和12.5万大气压下才首次实现这种转化； 2003年,中国科学技术大学陈乾旺教授在440℃和较低压力下以CO2为碳源成功合成了直径达0.25 mm的金刚石,其外观无色、透明,可与天然金刚石媲美,从而引起世人注目。 石墨怎样才能变成金刚石？ * 2.5.4 范托夫等温方程 活度熵 任一化学反应 * 1 气体反应 活度 活度熵 式中： * 2 溶液反应 活度 活度熵 式中： * 2 复相反应 CaCO3(s)+2H+(aq) === Ca2+(aq)+CO2(g)+H2O(l) 固相和纯液相的标准态是它本身的纯物质,故固相和纯液相均为单位活度,即α = 1,在活度商表达式中可不必列入。则上述反应的活度商的表达式为: * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 无机及分析化学 南京大学化学化工学院 （第五版） * 第二章 化学热力学初步 掌握化学反应的标准摩尔焓变的各种计算方法； 掌握化学反应的标准摩尔熵变和 标准摩尔吉布斯自由能变的各种计算方法； 学会用 判断化学反应的方向， 了解温度对 影响； 了解压力和浓度对 的影响； * 2.1 热力学一些常用术语 被作为研究对象的这一部分物体称作系统； 系统以外，与其密切相关的部分称作环境； 一个系统的状态可以由它的物理量来确定，这些决定系统的物理量称为状态函数； * 2.1 热力学一些常用术语 等压过程 系统始态和终态压力相同（Δp = 0） 等容过程 系统始态和终态体积相同（ΔV = 0） 等温过程 系统始态和终态温度相同（ΔT = 0） * 当系统的状态发生变化时，这种变化称为过程，完成这个过程的具体步骤则称为途径。 * 2.2.1 热和功 当两个温度不同的物体接触时，会发生能量交换，这部分传递的能量称为热，用符号“Q”表示。在热力学中，除热以外，其它所有被传递的能量，都叫做功，用符号“W”表示。 上述化学反应如果等温等压过程中完成，则做了体积功！ * 2.2.2 热力学能 系统内部所蕴藏的总能量 “U” 2.2.3 热力学第一定律 能量具有不同的形式，它们之间可以相互转化，而且在转化的过程中它们的总量不变。 ΔU = Q + W * 2.2.4 可逆过程和最大功 一次膨胀 p(外压) = 100 kPa 二次膨胀 (1)外压 1000 kPa→50