Реферат: Возникновение химической термодинамики - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Возникновение химической термодинамики

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 37 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

15 Оглавление. 1. введение 3 2. термохимия 4 3. химическая термодинамика 6 3.1. первое начало термодинамики 6 3.2. второе начало термоди намики 9 4. химическая кинетика 12 5. работы Гиббса 13 6. заключение 15 Введение. Чем гл убже проникают исследователи в тайны природы , тем больше стираются г раницы между отдельными областями науки и тем труднее дать точное определение и разграничение отдель ных дисциплин . Это в полной мере относится к предмету термо динамики . Рассматривая взаимные пре вращения тепла и различ ных видов энергии , термодинамика представляет собой дисцип лину , или скорее даже метод , который очень ши роко использует ся физиками , химиками и исследователями в других област ях науки для установления внутренней связи между различными яв лениями природы и обобщения на копленного экспериментально го материала . Поскольку энергетическ ие превращ ения сопутст вуют всем ма териальным изменениям и энергия характеризует меру движения материи , а движение представляет собой неотъ емлемое свойство материи и осн овную форму ее существования , то область приложения термодинамики охват ывает огромное ко личес тво физических и химических явлений. Заметим , что термодинамика является дедуктивной наукой . Она рассматривает различные проблемы с помощью математи ческого аппарата и опирается при этом на три исходных положе ния— основные начала (или зак оны ) термо динамики , которые в свою очередь основаны на многоч исленных наблюдениях раз личны х исследователей . Термодинамический метод применяется для решения самых разн ообразных проблем различных областей науки . О бычно при рассмотрении содер жания термодинамики и ее приложений вы деляют общую , техническую и химическую термодинамику . Об щая термодинамика излагает основные начал а термодинамики и непосредственн о вытекающие из них следствия . При этом наи более широко используют ся дифференциальные уравнения и частные произ водные . Техническая термодина мика включает применение тех же законов и их сл едствий к тепловым двига телям . Наконец , содерж ание химической термодинамики состоит в применении термодинамического метода к изучению химически х процессов . Она изучает прев ращения тепла , связанные с химическими реакциями и агрегатными превр ащениями . При этом формулирую тся закономерности , позволяющие определять н аправление и предел протекания этих процессов . Химическая термодинамика оказывается весьма плодотворно й при решении вопрос а об устойчивости химических продуктов , а также при оты скании способов , предотвращающих образование нежелательных веществ ; она же позволяет указать рациональные зн ачения тем пературы , давления и прочих параметров для осуществления хи мических процессов , о пределить пределы фр акционной дистил ляции и к ристаллизации , а также полезна при решении многих других металлургически х и технологических задач. С помощью термодинамики химическая наука за пос леднее время продвинулась намного вперед , пер ешагнув за тесные р ам ки эмпиризма и выйдя на более шир окую дорогу теоретического анализа , дающего как новые широкие обобщения , так и возмож ность п редвидения основных характеристик химических про цес сов . Термохимия. Любые химические процессы , а также физические превращения веществ (испарени е , конденсация , плавле ние и т . п .) всегда сопровождаются либо выделен ием , либо поглощением энерги и в той или иной форме (чаще всего в виде теплоты ). Для сопоставления изменения энерги и при различных реакциях пользуютс я в еличиной теплового эффекта реакции , т . е . количеством теплоты , которое выделяется или поглощается в химическом про цессе при условии равенства начальной и конечной тем пературы. Изуче нием тепловых эффектов химических реакций , а также процессов перехо да веществ из одного агрегат ного состояния в другое или од ной кристаллической фор мы в другую занимается раздел физической хими и и хи мической термодина мики — термохимия. Термохимия также изучает теплоемкости веществ и физико-химических систем и за висимос ть теплоемкости от температуры . Возникновение термохимии произошло задолго до создания термодинамики и ее приложения к химическим превращениям – химической термодинамики . Сн ачала она представляла собой раздел химии , занимающийся изучением тепловых эффекто в химических реакций . В настоящее время тер мохимия составляет обширный раздел химической термодинамики , располагающий опытным материалом по теплотам реакций и занимающийся их систематикой и формулировкой общих закономерност ей. Термохимия как наука развивал ась на протяжении многих лет . Блек , а вслед за ним и другие исследователи , использовали открытие скрытой теплоты плавления льда для разработки спо со ба измерения количества теплоты . Если тело отдает теплоту льду , находящемуся при темпе ратуре его плавлен ия , то коли чество отданной теплоты прямо пр опорционально массе растаяв шего льда . Еще в первой половине XIX в . за единицу количе ства теплоты п ринимали то ее количество , которое расплавляе т единицу массы льда . Исходн ый лед и образовавшаяся из него вода до лжны , понятно , находиться при температур е плавления льда. Лавуазье и Лаплас , усовершенствовав ледяной калориметр , измерили (1782 — 1784гг .) количест во теплоты , выделявшейся при многочисленных химических реакциях . Им же принад лежит и дальнейшее обобщение пол ожения о сохранении коли чества теплоты : при обратном течении химическ ой реакции по глощается т о же количество теплоты , которое выделяется при ее п рямом течении. Лавуазье и Лаплас выяснили также причину выделени я теп лоты животными . Они измерили в лед яном калориметре коли чество теплоты , выделившейся при окислении кислородом пищи животного , и количество теплоты , выделенной морской свинкой при ее дыхании . Количества теплоты , от несенные к единице массы двуокиси углерода , образовавшейся при окислении пищи , — в одном случае , и выдохнутой морской свинкой— в д ругом случае , Пыли одного и того же по рядка . Лучшему совпадению значений препятствовало уже то обстоятельство , что Лавуазье и Лаплас н е учитывали теплоты , выделяемой при окислении водорода . Тем не ме нее , даже примерное совпадение значений свидетельствовало о том , что выделение теплоты животным вызвано оки слением пищи в организме ж ивотного кислородом. Открыти е Лавуазье и Лапласа позволило объяснить различие в цвете артериальной и венозной крови . В сороковых годах XIX в . размышление над этим разл ичием явилось исходным пунктом , приведшим Р . Майера к открытию принцип а эквивалентности . Вершин ой калориметрических исследований в XIX в . б ыло открытие Г . Гессом (1840 г .) закона постоянства тепловы х сумм . «Если образуется соединение , то количество выделившейся теп лоты является постоянным , независимо от того , образуется ли соединение непосредственно или через промежуточные соед и нения» . Гесс поясняет открытый им закон на примере количества теп лоты, выделяемой при окислении углеводорода : «Сумма тепла , которая соответствует определенному количест ву воды и угле кислоты , образующихся при горении угля , постоянна , а потому очевидно , что , если водород был ранее связан с углеродом , то это соединение не могл о произойти без выделения тепла ; это коли чество теплоты у же исключается и не может содержаться в той теплоте , которая выделяется при окончат ельном сгорании угля . Отсюд а следует весьма простое практическое правило : горючее , сложное по своему составу , всегд а выделяет меньше тепла , чем его составные части , отдельно взятые». . Закон Гес са является дальнейшим обобщением и завершен положения о сохранении кол ичества теплоты . Если бы это положение было справедливо вс егда , а не только при определен ных услови ях проведения процесса , то теплота была бы свойством системы . Количество теплоты , выделяемой при любом процессе , зависело бы тогда от начального и конечного состояний системы , не от ее промежуточных состоя ний ; другими словами , количество выделяемой теплот ы не зависело бы от пути перехода. Гесса Г.И . можно по праву назвать о дним из основоположников термохимии . Доктор м едицины , академик Российской Академии наук в Петербурге , один из основателей Петербургско го технологического института , он в результат е обшир ных экспериментальных исследований в 1836 г . установил , а в 1840 г . опубликовал свой закон сохранения постоянства сумм тепло т . В 1841 г . им же установлен закон термон ейтральности. Нельзя не отметить и других ученых . Классические исследования в области терм охимии принадлежат французскому ученому М . Бертло и русскому ученому В . Ф . Лугин ину. Термохимия имеет большое прикладное значе ние . Термохимические данные используют при со ставлении тепловых балансов различных технологич еских процессов . Знание тепловых эффе ктов физических и химических процессов , лежащих в основе данного производства , позволяет пр оизводить расчеты обогрева или охлаждения про изводственной аппаратуры. Химиче ская термодинамика. Термодинамика — наука , изучающая превращени я различных форм энерги и друг в д руга и устанавливающая законы этих превращени й. Как сам остоятельная дисциплина термодинамика воз никла в середине XIX в . на основе изучения работы па ровы х машин. В дальней шем круг вопросов , изучаемых термодина микой , з начительно расширился . В на стоящее время тер модинамика рассматривает большое количество физических и химических явлений , сопровождаю щихся энерге тическими эффектами . На основе за конов термодинамики изучаются , например , работа холодильных машин , про цессы в компрессорах , в двигател я х внутреннего сгора ния , в реактивных двигателях , процессы при элект ролизе , работе гальванических элементов , при п роведении раз личных химических реакций . Исследова ния методами термодинамики позволяют не тольк о подводить энергети ческие балансы , но также о пределять , в каком направ лении и до какого предела могут протекать пр оцессы при заданных условиях . Термодинамика , т аким образом , дает возможность сознательно уп равлять различными физико-химическими процессами производства. Применение термодинамики к химич еским процессам составляет предмет химической термодинамики . Х имическая термодинамика изучает не только соо тношение между химической и другими видами энергии , но и другие вопросы ; она исслед ует возможности направления и предел самопрои звольного протекания химического процесса в данных условиях и устанавливает условия равновесия химических реакций . Все эти и д ругие вопросы химическая термодинамика рассматри вает не только при изучении гальванистическоо элемента , процессов электролиза и других , протекающих в р астительных и животн ых организмах . Первое начало термодинамики. Химическая термодинамика использует положение и выводы общей термодинамики . Первый закон (начало ) термодинамики непосредственно связан с законом сохранения энергии , который был сформулирова н в самом общем виде М . В . Ломо носовым (1748 г .). Закон сохранения энергии для различных форм механического движения неоднократ но формулировался в качественном (Декарт , 1640 г .) и количественном (Лейбниц , 1697 г .) видах. Действительно , до появления работ М . В . Ло моносова все тепловые процессы в природе объяснялись наукой того времени теорией теплорода . Под последним подразумевалась некото рая невесомая , невидимая для глаз человека жидкость , котор ая могла перетекать из одних тел в другие и по количеству ко т орой в отдельных телах можно было судить о степени их нагре тости . В работе «Рассуждения о твердости и жидкости тел» (1760 г .) Ломо носов так говорил : «Ежели где убудет несколько мат ерии , то умножится в другом месте ... Сей всеобщий естественный закон пр остирается и в самые правила движен ия , ибо тело , движущее с воею силою другое , столько же оные у с ебя теряет , сколько сообщае т другому , которое от него движение получа ет». В основе этого положения лежит представление о первом законе термодинамики , явля ющемся по современным воззрениям законом сохранения энергии . Во времена Ломоносова и в течение около столе тия после него термин «энергия» не существовал , однако несомненно , что в при веденной выше выдержке под словом «сила» надо понимать энергию. Трудами Г . И . Гесса (1836 г .), Майера (1842 г .), Джоуля (1847 г .) закон сохранения энергии был доказан для взаимного превращения теплоты в работу. Почти ст о лет отделяют деятельность Р . Майера от деятель ности М . В . Л омоносова. Исходным пунктом исследований Ма йера были его наблюде ния над цветом венозной крови , которые он производил при вскрытиях вен (Майер был по профессии врач , практикующим врачом был и Блек ) на остро ве Ява (1840 г .). Майера поразило , что венозная кровь у жителей острова Явы имеет св етлый цве т , чем силь но отличается от темного цвета , наблюдавшегос я у жи телей Европы . М айер дал правильное объяснение этому различию в цвете : вследствие выс окой температуры тропиков организм должен выр абатывать меньше теплоты для покрытия ее потерь , чем при более н изкой температуре в Европе . Поэтому в условиях тропиков артериал ьная кровь должна меньше раскисляться , чем в условиях европейского к лимата. После р аботы Лавуазье и Лапласа было известно , чт о теплота , выделяемая животн ым , обусловлена окислением пищи кислоро дом . Но у Майера возникла мысль , не изменится ли количество теплоты , выделенной о рганизмом при окислении одного и того же количества пищи , если ор ганизм , помимо выделения теплоты , производит е ще работу . Если количество теплоты не изме нится , то из одного и того же ко личества пищи можно полу чать то меньшее , то большее количество теп лоты , так как из произ веденной организмом работы снова можно получить теплоту , например путем трения . Если количество теплоты измен ится , то работа и теплот а обязаны своим происх ождением одному и тому же источнику— окисленной в организм е пище , т . е . работа и теплота могут превращаться одна в другую. Революцион ность мысли Майера читатели поймут лучше , сопоставляя ее со взгляда ми современников Майера . Эти взгляды мы пе редадим в излож ении самого Майера . «Из рейховского учеб ника пра ктической медицины , составленного по химически рациональным принципам (Берлин , 1842 ), видно , до каких странных идей могут доходить так называемые виталисты даже и в наши дни . Рейх счит ает животное тепло тем наследством , кото рое дается новорожденному в его жизненный путь . За эту светлую мысль мы пожелаем названному господину приобрести комнат ную печь , которая бы распространяла на веки тепло , перешедшее к ней от отца— доменной печи». Прави льный (и быстрый ) ответ , который Майер дал (1841 — 1842 гг .) на во зникший у него вопрос , был результатом философских взглядов Майера. Майер был убежден , что «никакое действие не возникает без причины . Ни какая причина не исчезает без соответствующего ей действия . Для Майера прин ц ип causa aequat effectum (причина равна действию ) являе тся убедительным доказательств ом положения о превращении меха нического движения в теплоту и теплоты в механическое движе ние . «Но если теперь установлено , что для исчезновения движения во многих случа ях не может бы ть найдено никакого другого дей ствия , кроме тепла , а для во зникшего тепла— никакой другой причины , кроме движения , то мы предпоч итаем допущению суще ствования причины без действия и действия без пр ичины допуще ние , что тепл о возникает из движ ения». М . В . Ломоносов писал о «всеобщем законе при роды» , а Р . Майер— о «ве рховном законе природы» . «Количествен ная неизменность данного есть верховный закон природы , рас пространяющийся равным образом , как на силу , так и на мате рию». Но у Майера есть и но вое , чего не было у его предшествен ников сто и более лет назад . «Изуч ать силу в ее различных формах , исследовать условия ее превращения (метаморфоз ) — такова единс твенная задача физики , ибо порождение силы или ее уничто жение нах одится вне сферы мышления и действия человека. Можно доказать а priori и во всех случаях подт вердить на опыте , что ра зличные силы могут превращаться друг в др уга . В действительности сущ ествует только одна единственная сила. Эта сила в вечной смене циркулирует как в мертвой , так и в ж ив ой природе . Нигде нельзя найти ни одного процесса , где не было бы изменения силы со стороны ее формы» . Ф илософское обоснование оказало благотворное влияние не только на самого Майера , оно во многом способствовало и быстрому освоению закон а сохранения и п ревращения энергии. Майер приходит к важнейшему для термо динамики выводу : теплота и движение превращаю тся друг в друга. Систематические (1843 — 1878 гг .) экспериментальные иссле дования Джоуля доказали постоянство механического эк ви валента теплоты , не завис ящего от п рироды системы , совершаю щей круговой процесс , а также не зависящего от характера круго вого процесса . Необходимо только , чтобы система , совершающая круговой проце сс , обменивалась с дру гим и системами теплотой и работой , но не обменивалась веще с твом. Джоул ь , как и М . В . Ломоносов , считает , что живая сила механического движения превращается в живую силу частиц нагретого тела . Но Джоуль указывает на превра щение живой силы механического движения в потенц иальную энергию частиц тела (Джоуль говорил о притяжении частиц при их взаимном удалении ). «Теплота должна поэтому являться или живой силой , или притяжением через пространство . В первом случае мы можем представить , что части цы нагретого тела нахо дя тся , полностью или частично , в состоянии д вижения. Во втором слу чае мы можем предположить , что частицы вза имно удаляются при нагревании , так что они притягивают друг друга через про странство . Я склонен думать , что оправдаются обе эти гипотезы . В некоторых случаях , особенно в случае свободной т еплоты , т . е . такой , которая обнаруживается термометром , теплота будет яв ляться живой силой частиц тела , в которых теплота возбуждается . В других же случаях , особенно в сл учае скрытой теплоты , явле ния состоят в отделении частицы от частицы , что заставляет их притяг иваться одна к другой через большее пространство». Джоуль , сто лет спустя после М . В . Ломоносова , думая , что он характер изует теплоту , характеризует , однако , как и М . В . Ломоносов , другую величину— тепловую энергию тела. Второе начало термодинамики . Перв ого начала термодинамики недостаточно для полного описания термодина мических процессов . Оно позволяет точно найти энергетический баланс этих процессов , но не дает никаких указаний об их направлении и о возможности их протекания . Другой общей закономерность ю , позволя ющей находить направ ление и устанавливать возможность или невозможность этих процессов , является второе начало термодинамики . Кроме того , второе начало устанавливает те условия , при которых превраще ние какого-либо запаса тепловой энергии в поле зную работу бу дет пр оходить наиболее полно. Второе начало термодинамики , так же как и пе рвое начало , является резуль татом обобщения многолетнего человеческого опыта и , следовательно , опирается на огромный накопленный экспериментальный материал. Историче ск и второе начало термодинамики было сформули ровано гораздо раньш е первого начала , но со временем оно п о лучало все новое и новое толкование , а его формулировки стано вились все более строгими . Впер вые основное положение второ го начала было дано М . В . Ломо носовым (1747 г .). В работе « Размышления о причинах теплоты и | стужи» Ломоносов говорит : «Если более теплое тело А приходит в со прикосновение с другим те лом Б , менее теплым , то находящиеся н точке соприкосновения частичк и тела А быстрее вращаются , чем с о седние с ним частички тела Б . От более быстрого вращения ча стички тела А ускоряют в ращательное движение частичек тела Б , т . е . передают им часть с воего движения ; сколько движения уходит от первых , сто лько же прибавля ется ко вторым . Поэтому когда частички тела А ускоряют вращательное движение частичек тела Б , то замедляют свое с обственное . А отсюда когда тело А при соприкосновении нагревает тело Б , то само оно охла ждается» ... и далее , «Тело А при действии на тело Б не может придать последнему большую ско рость дв ижения, какую имеет само . Если поэтому тело Б холодно е и погружено в теплое газообразное тело А , то тепл овое движение частичек тела А приведет в тепловое движение частички тела Б , но в частич ках тела Б не может возбудить более быстрое движение , чем какое имеется в части чках тела А . Поэтому х олодное тело Б , погруженное в тело А , н е может воспринять большую степень тепл оты , чем какую имеет тело А». Первая математи ческая формулировка условий превращения теплоты в полезную работу была сделана Сади К арно (1824 г .). Им же были выве дены следствия , имеющие большое значение для конструирова ния паровых машин . В работах немецкого физ ика Клаузиуса (1850 г .) и англи йского физика Томсона (лорда Кельвина ) (1851 г .) Пыли развиты идеи , котор ые вышли далеко за п ределы первоначально поставленной теплотехнич еской задачи . ( Принцип Карно : для производства работы тепловой машины необходимы по кра йне мере два источника теплоты с различны ми температурами ; цикл Карно ; постулат Карно-То мсона : равенство суммарного количес тва те плоты и суммарного количества работы нулю в круговом квазистатическом процессе ; постулат Клаузиуса : невозможность осуществления холодильн ого цикла Карно , при котором источник рабо ты совсем бы не произвел работы над с истемой , а холодильник отдал бы с и стеме конечное , отличное от нуля колич ество теплоты и нагреватель , следовательно , по лучил бы от системы , по принципу эквивален тности , то же количество теплоты ) Неско ль ко позже Максвелл , Боль цман и Гиббс установили связь второ го начала с молекулярно-ки н етическими представлениями . Это привело к ста тистическому толкованию второго начала термоди намики . Некоторые из формулировок второ го начала наглядны и не посредственно связаны с опытом , другие более абстрактны , но явля ются более удобными для матема тического развития теории . По Том еону : «Различные виды энергии стремятся перех одить в теплоту , а теплота , в свою очер едь , стремится рассеяться , т . е . распределиться между всеми телами наиболее равномерным об разом» . В этой формулир овке содержится представл ение о том , что в природе происходит процесс рассеяния тепловой энергии , вследствие чего второе начало термодинамики иногда называют законом рассеяния или деградации тепловой энергии . По Кла узиусу : «Теплота никогда не переходит с более холодного тела на бо лее горячее , тогда как обратный перехо д протекает само произвольно» . Подобно тому , как первое начало вводит функцию состоя ния— внутреннюю эн ергию , второе начало в форме , приданной ему дальнейшими работами Кла узиуса , вводит новую функцию состояния , названн ую им энтропией. Согла сно второму на чалу , в то время как внутренняя энергия изолирован ной системы остается неизменной , ее энтропия при всех самопроизвольных процессах увеличивается. К в ышесказанному необходимо также добавить , что содержа ние второго начал а иногда формули руется как невозможность со здания perpetuum mobile второго рода , представляющего со бой такую машину , ко торая заимствует тепло из резервуара ка кой-либо температуры и превра щает его в работу , охлаждая этот резервуар и не производя больше ник аких изменений в окружаю щих телах. Существует еще несколько логически связанных друг с другом формулировок второг о начала термодинамики , которые требуют более подробного знакомства с понятием обратимых и необрати мых процессов , а также с понятием энтропии. Как таковым основателем химической термодинамики был Горстманн (1873 г .). Горстман н специально изучал испарение твердых тел с диссоциацией продукта испарения в газовой фазе , например испарение сернистого аммония МН 4 Н 8 с диссоциаци ей на аммиак МН 3 и серо водород Н 2 5 в газовой фазе. «Характ ерная сторона явления диссоциации состоит в том , что реакция , при ко торой теплота должна преодолеть химические силы , распространяется только на часть твердого вещества , хотя последнее во всех своих частях одинак ово подвер жено всем воздейст виям . За пределами этой части берут верх химические силы , под действием которых реакция может осуществиться в противопо ложн ом направлении . Поэтому при подобных реакциях существует предельное сост ояние , к которому стремится рассматриваем ая мо лекулярная система , независимо от ее начального состояния . Когда это предельное состояние достигнуто , то ни теплота , ни химические силы не могут вызва ть дальнейших изменений , пока внешние условия остаются неизменными. Клаузи ус смог облечь некоторые м ысли В . Томсона в мате матическую фор му , определив величину— энтропию , которая всег да увеличивается при всех изменениях , происходящих в природе , и которая , напротив , не может уменьшиться под воздействием какой бы то ни было силы природы . Самое большее , энт ропия при некоторых явлениях остается постоянной. Предель ное состояние наступает тогда , когда энтропия до стигла максимально во зможного значения». Химич еская кинетика. Зависимост ь скорости химической реакции от кон центраци и реагирующих веществ устанавли вает закон действия масс . Частная формулировка этого закона была дана Н . Н . Бекетовым в 1865 г ., который изучал влияние давления газообразн ого водорода на ; скорость вытесне ния им металлов из р аствора солей . В общем виде данный закон был сформул ирован Гульдбергом и Вааге в 1867 г .: скорость химической реакции прямо пропорциональ на произведению молярных концентраций реагирующих веществ , взятых в степени , ра вной стехиометрическому коэффициенту соответствующег о вещества в уравнении реакции. Нельзя не отметить труды Ле Шателье . Влиян ие изменения внешних условий на химическое равновесие системы характеризуется следующим п ринципом смещения химического равновесия , называе мым принципом Ле Шателье (1884 г .): если на систему , находящуюся в химичес ком равн овесии , производить внешнее возде йствие (изменение концентрации , 'давления , темпера т уры ), то внутри системы возникают самопроизвол ьные процессы , стремящиеся ослабить это возде йствие. Химическое сродство веществ непосредст венно изме рить нельзя . В сер едине XIX в . М . Бертло и Ю . Томсен в качестве меры химического сродства предложили счи тать тепловой эффект реакции . По их мнению , чем боль ше теплоты выделяется при реакции , тем бо льше способ ность веществ к взаимодействию , т . е . химическое срод ство . Одн ако русски й ученый А . Л . Потылицын и гол ландский физико-химик Я . Вант-Гофф показали , что это утверждение неверно , противоречит самопроизвольном у протеканию многочисленных эндотермических проц ессов и справедливо только при абсолютном нуле . Применив второе начало термоди намики к химическим "" процессам , Вант-Гофф прише л к выводу , что реакции идут само произвол ьно не в сторону выделения теплоты , а в нап равлении уменьшения свободной энергии с истемы. Известно , что при повышении тем ператур ы кинетическая эне ргия молекул возрастает . Вместе с этим должно возрастать число столкновений и скорость реакции . По подсчет ам при повышении темпе ратуры на 10° в интервале температур 300 — 310° К число столкн овений должно возрасти примерно на 2%. Ско рость же химического пр о цесса фактичес ки возрастает в 2 — 4 раза (правило Вант-Гофф а ), т . е . на 100 — 200%. Несоответ ствие между числом столкновений молекул и наблюдаемой скоростью , а также высокий темп ератур ный коэффициент скорости химической реакци и объясни ла теория активации (С . Аррениус , 1889 г .). Сог ласно этой теории не всякое столкновение молекул приводит к акту химической реакции . Реакция происходит лишь при столкновении т ак называемых активных молекул , т . е . молекул , обладающих повышенным запасом энергии по сравнению с друг ими молекулами тех же ве ществ. Систематиче ское исследование влияния природы рас творителей на скорость химических реакций в раствор ах было проведено русским химиком Н . А . Меншуткиным . В 1890 г ., изучая реакцию соединени я триэтиламина с йодистым этилом с о бразованием тетраэтилиодистого аммония в среде различных растворителей (С 2 Н 5 ) 3 N + С 2 Н 5 1= (С 2 Н 5 )4 N 1, II . А . Меншуткин установил , что скорость этой реакции в бензиловом спирте в 770 раз бол ьше , чем в гексане . В углеводородах реакци я идет значительно медленне е , чем в спиртах и кетонах . Ученый объяснил это неодинаковым "взаимодействием молекул растворенного вещества с молекулами растворителя. Н . А . Меншуткиным изучалось влияние разбавления , наличи я боковых цепей и циклического строения н а ско рость реакции межд у органическими веществами . Этого ученого по праву считают одним из основателей химиче ской кинетики. Выводы и законы кинетики в настоящее время широко используются в химии , металл ургии , химической технологии . Они позволяют со знательно управлять различными химическими процессами . Подбором соответствующих факторов доб иваются желаемой скорости процесса и достаточ но высокого выхода продуктов реакции. Работы Гиббса. Преимущес тва гиббсовского направления в химической термо динамике проя вляются особенно заметн о при изучении термо динамики растворов. Использован ие чисел молей (граммов ) компонентов как н еза висимых химических переменных повлекло за собой введение (самим Гиббсом ) понятия о химическом потенциале компонента , а затем (Л ьюисом ) понятия о парциальной м ольной (удельной ) величине компонента. Использование чис ел молей компонентов как независимых химическ их переменных , химических потенциалов и парци аль ных мольных величин компонентов позволило осуществить очень интересную и очень плодо творную стратегию терм одинамическо го исследо вания . Она состоит в том , что общий тер модинамический эффект процесса выражают как с овокупность эффектов , вызывае мых изменением колич ества каждого из компонентов в каждой из фаз. Понятие о п арциальной мольной величине как о частной про изводной от экстенсивной величины рас твора по числу молей дан ного компонента при постоянных температуре , давлении и числах молей остальных компонентов оказалось плодот ворным по той причине , что определенные та ким образом парциальные мольные величины в сех компонентов связаны между со бой двумя уравне ниями Гиббса— Дюгема . Поэтому уравнения Гиббса— Дюгема уменьшают количество экспериментальных определений , необ ходимых для на хождения парциальных мольных величин всех-компоне нтов. Уравнения Гиббса— Дюгема прио бретают большое значе ние для анализа парциальных мольных величин в бесконечно разбав ленных растворах . Уравнен ия Гиббса— Дюгема не являются тер модинамическими уравнениями , т . е . они не могут быть выведе ны из первого и второго начал те рмодинамики. Термодин амиче ская теория бесконечно разбавленных раство ров тоже не может быть выведена только из обоих начал термоди намики . Для построения этой теории необходимы дополнительные эксперим ентальные данные , не выводимые из обоих начал . Гиббсом была обнаруж е на зав исимость химических потенциалов компонентов от состава в бесконечно разбавленных растворах. Гиббс ввел понятие химического потенциала в семиде сятых годах прошлого века . Тогда же он решил задачу о концен трационной зависимости химич еских потенциалов растворителя и растворенн ого вещества в бесконечно разбавленных раство рах . Гиббс нашел данные , необходимые для р ешения этой задачи , в работах , авторы кото рых не имели представления (и не могли его иметь ) о химических потенциалах. Благодаря взаимосвязям ме жду термодинамическими ве личи нами существует известная свобода в выбо ре исходных экспери ментальных данных , необходимых для построения термодинамиче ской теории бес конечно разбавленных растворов Законы , отражающие поведение бесконечно разбавленных раство р ов , предстают в общей форме в том случае , если для растворителя и растворен ного вещества брать их мольные веса в качестве единиц массы. Гиббс характеризует химическое состояние системы кол ичест вами граммов m 1 , т 2 ... т п различных химических вещ еств S 1 , S 2 .... S n , из которых состоит система . В настоящее время при об суждении вопросов химической термодинамики удобнее бр ать в качестве единицы массы вещества не грамм , а моль . Химическое состояние систе мы мы будем характеризовать количествами моле й n 1, п 2 '. ... п а различных химическ их веществ S 1 , S 2 .... S а , из кото рых состоит система. Химическая термодинамика , как и термодинамика вообще , имеет дело не с химическим состоянием , но с изменениями хими ческого состояния . Измен ения химического состояния характери з уются изменениями т 1 , m 2 ...т п (в настоящее вре мя изменениями п 1, п 2 ... n а ). Если ве щества S 1, S 2 ... Sn удовлетворяю т приводимому ниже условию , то они тогда являются компонентами системы . Понятие компо нента ввел Гиббс. «Вещества S 1 , S 2 ... Sn , из которых состоит система , должн ы быть , конечно , такими , чтобы дифференциалы d m, d т г ... d т п были независимыми и выражали любое возможное изменение гом огенной системы.... Если эт и условия удовлетворены , то выбор веществ , которые мы рассматриваем в качестве компонен то в системы , может быть произведен все цело по произволу , независимо от всякой те ории о внутреннем строении системы». Мольный вес растворителя принимается равным тому м ольному весу , какой растворитель имеет в с остоянии пара при бесконечно малом давлении. Моль ный вес растворенного вещества должен быть определен по понижению температуры за мерзания растворителя. Уравнения для химических потенциалов растворителя и рас творенного вещества бесконечно разбавленных растворов , урав нения для парциальных мольных величин передают всю термоди намику беско нечно разбавленных растворов. Также Гиббсу принадлежат работы и соз дания наряду с другими учеными , такими как Массье , Гельмгольц , характеристических функций . Химическая термодинамика , в которой в качестве незав иси мых хи мических переменных приняты вме сто степени протекания реакции числа молей участников реакции , разработана Гиббсом . «Введе ние и мощное использование количества веществ а как пе ременной составляют величайшее дости жение Гиббса». Заключени е. Основные поня тия и теоремы химиче ской термодинамики были заложены еще в XIX веке . Да льнейшее развитие этой науки связано с та кими учеными , как Д.П . Коновалов , Н.С . Курнак ов , И.А . Каблуков , В.Ф.Алексеев , В.Ф.Лугнин , Н.А.Шилов и многие другие. Химическая термодинамика иг рает важну ю роль во многих технологических процессах .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Сегодня наконец-то закрыл долг по кредитной карте.
Карточный долг - это святое!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Возникновение химической термодинамики", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru