Tóm tắt lý thuyết hóa đại cương 2 các chương – Nguồn sưu tầm: Đại học Bách Khoa TPHCM Nghiêm cấm – StuDocu

Nguồn sưu tầm: Đại học Bách Khoa TPHCM

Nghiêm cấm dưới mọi hình thức chuyển đổi thành

tài liệu thu lợi nhuận,ký tên đóng dấu mà không ghi

rõ nguồn gốc.

NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC

# # # # # # # Nhiệt động hóa học – là môn khoa học nghiên cứu và điều tra những quy luật về sự chuyển biến# # # # # # # tương hỗ giữa hóa năng và những dạng nguồn năng lượng khác trong quy trình hóa học .# # # # # # # Giá trị và sức mạnh của nhiệt động hóa học là ở chỗ không cần phải làm thí

####### nghiệm – thường rất tốn tiền và thì giờ – hoàn toàn chỉ dựa vào nhiệt động hóa học

# # # # # # # xác lập những hiệu ứng nguồn năng lượng của những quy trình hóa học mà hoàn toàn có thể tính# # # # # # # toán vấn đáp những yếu tố sau đây :# # # # # # # Hiệu ứng nhiệt của những phản ứng hóa học. ( chương : Nhiệt hóa học )# # # # # # # Dự đoán mức độ tự diễn ra của những quy trình hóa học .# # # # # # # ( chương : Mức độ và khunh hướng diễn ra của những quy trình hóa học )# # # # # # # Điều kiện cân đối và những yếu tố bên ngoài ảnh hưởng tác động đến cân đối .# # # # # # # Xác định hiệu suất phản ứng. ( chương : Cân bằng hóa học )

CHƯƠNG IV : NHIỆT HÓA HỌC

# # # # # # # IÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1. Một số khái niệm cần thiết
a. Hệ hóa học :là phần vật chất vĩ mô (gồm một số lớn tiểu phân )được giới hạn để
nghiên cứu, phần còn lại của thế giới xung quanh hệ được gọi là môi trường.
Ví dụ : Hệ (1 lít dd NaCl 1M và bình chứa) + Môi trường ( không khí xung quanh)
Heä coù theå töông taùc vôùi beân ngoaøi qua nhöõng ranh giôùi cuûa noù. Töông taùc ñoù bao
goàm vieäc trao ñoåi naêng löôïng (döôùi daïng nhieät vaø coâng ). Người ta phân biệt:
 Hệ hở : là hệ có thể trao đổi cả chất và năng lượng với môi trường.
 Hệ kín : là hệ không có sự trao đổi chất mà chỉ có sự trao đổi năng lượng với môi
trường và thể tí ch của nó có thể thay đổi
 Hệ cô lập: là hệ không trao đổi cả chất và năng lượng với môi trường. Theå tích
cuûa noù phaûi khoâng ñoåi, vì moïi bieán thieân theå tích ñeàu gaén lieàn vôùi vieäc saûn ra
coâng choáng aùp suaát ngoaøi (tröø tröôøng hôïp aùp suaát ngoaøi baèng khoâng ).
 Hệ đoạn nhiệt: là hệ không trao đổi chất và nhiệt, song có thể trao đổi công với
môi trường.
 Heä ñoàng theå: laø heä maø caùc thuoäc tính khoâng ñoåi hoaëc thay ñoåi ñeàu lieân tuïc töø
ñieåm naøy qua ñieåm kia, hoaøn toaøn khoâng coù nhöõng beà maët phaân chia trong heä. Beà
maët phaân chia laø nhöõng beà maët vaät lyù maø khi ñi qua noù coù söï thay ñoåi ñoät bieán
nhöõng thuoäc tính vó moâ naøo ñoù cuûa heä.

Hàm trạng thái – là hàm số của những thông số kỹ thuật trạng thái, đặc trưng cho trạng thái của hệ. Các thông số kỹ thuật trạng thái hoàn toàn có thể là một hàm trạng thái nhưng đồng thời cũng hoàn toàn có thể là biến số trạng thái. Chẳng hạn so với khí lý tưởng : VTf ), ( VP. nRT   P : là hàm trạng thái ; T, V : là biến số trạng thái .PTf ), ( P.

V nRT  V : là hàm trạng thái ; T,P : là biến số trạng thái.
Trong nhiệt động hóa học, sau nay ta thường nói đến các hàm trạng thái khác như :
nội năng U, entanpi H, entropi S, thế đẳng nhiệt đẳng áp G…
Đặc điểm của hàm trạng thái :
 Các hàm trạng thái có giá trị chỉ phụ thuộc vào trạng thái của hệ.
 Trong quá trình biến đổi trạng thái bất kỳ, thì biến thiên của hàm trạng thái
chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối mà không phụ thuộc vào cách tiến
hành biến đổi trạng thái nghĩa là không phụ thuộc các trạng thái trung gian
( tức không phụ thuộc vào đường đi )
Ví dụ : Xét sự biến đổi độ cao cho hai cách tiến thành khác nhau :

TRẠNG THÁI CHUẨN ( 0 )
 Áp suất chuẩn là 1 atm.
 Nhiệt độ có thể chọn nhiệt độ bất kỳ, nhưng thường lấy ở 25 0 C ( nhiệt độ chuẩn).
 Chất phải ở trạng thái tập hợp bền nhất hoặc thông thường nhất ở điều kiện đã
cho.
 Đối với chất lỏng và chất rắn phải ở dạng nguyên chất, bền nhất hoặc thường gặp
nhất ở 1 atm và ở nhiệt độ T đã cho.

# # # # # # # 1# # # # # # # 2hAhBĐộ cao so với mực nước biểnKhi triển khai quy trình đổi khác từ A đến B theo hai con đường 1 và 2 thì độ đổi khác độ cao so với mực nước biển vẫn như nhau : ∆ h = hB – hA ∆ h

Ví dụ : ở 1 atm, 25 0 C đối với cacbon thì dạng tinh thể bền là graphit (than chì) chứ
không phải là kim cương ; đối với lưu huỳnh dạng bền là tà phương chứ không phải
đơn tà.
 Đối với chất khí, ớ nhiệt độ T trạng thái chuẩn là trạng thái giả định của khí
nguyên chất, bền nhất hoặc thường gặp nhất (ví dụ oxy O 2, chứ không phải ozon
O 3 ) xem như khí lý tưởng có áp suất riêng phần P=1atm.
 Dung dịch thì nồng độ 1 mol/l.

c. Quá trình : là con đường mà hệ chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác ( có sự
biến đổi ít nhất 1 thông số trạng thái)

**_Quá trình thuận nghịch_* : là quá trình có thể xảy ra theo 2 chiều ngược nhau và
tương đối chậm, sao cho ở mỗi thời điểm người ta có thể biết được trạng thái của hệ.
Quá trình thuận và quá trình nghịch cùng theo một con đường và do đó hệ không
gây ra một biến đổi nào về môi trường xung quanh.

**_Quá trình bất thuận nghịch_* : là quá trình không tuân theo các điều kiện trên.
Tất cả các quá trình tự diễn ra trong tự nhiên đều là bất thuận nghịch.
 Quá trình đẳng áp: p = const
 Quá trình đẳng tích: V = const
 Quá trình đẳng nhiệt: T = const
 Quá trình đoạn nhiệt : Q = const. Hệ không trao đổi nhiệt song có thể trao đổi
công với môi trường xung quanh.

d .Nhiệt và công
Nhiệt (Q) – là thước đo sự chuyển động nhiệt hỗn loạn của các tiểu phân.
Công (A) – là thước đo của sự chuyển động có trật tự có hướng của các tiểu phân trong
trường lực.
Nhiệt và công là hai hình thức trao đổi năng lượng của hệ với môi trường.
Nhiệt và công chỉ xuất hiện trong quá trình biến đổi trạng thái của hệ nên nó là hàm của
quá trình và phụ thuộc vào cách thức của quá trình biến đổi.

QUI ƯỚC VỀ DẤU CỦA NHIỆT VÀ CÔNG ( theo nhiệt động học)
CÔNG – hệ sinh công → công có dấu + ( A > 0 )
hệ nhận công → công có dấu – (A < 0) NHIỆT – hệ thu nhiệt → nhiệt có dấu dương (Q > 0)

Dựa vào phản ứng ta có : ∆n = 2-1=1 (mol)
Công dãn nở cho phản ứng trên là : A= (1).(8,314).(273) = 22,7 2 J > hệ sinh công
Ghi chú : Các đơn vị năng lượng chuyển đổi:
1 cal = 4,1840 J = 0,0413 l = 41,3 cm 3 .atm
1 J = 0,239 cal = 9,869 cm 3 .atm = 9,869 .10-3 l
1 l = 101,33 J = 24,2 cal
NHIỆT ĐỘ – các tính toán nhiệt động thường sử dụng nhiệt độ Kenvin (K)
T(K) = t( 0 C) + 273,

IIÁC ĐẠI LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG VÀ HIỆU ỨNG NHIỆT

1. Các đại lượng nhiệt động
Nội năng U: là năng lượng sẵn có, ẩn dấu bên trong hệ, bao gồm:
 Năng lượng của tất cả các dạng chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay,
chuyển động dao động của phân tử, nguyên tử, hạt nhân, electron trong hệ.
 Năng lượng tương tác đẩy của phân tử, nguyên tử, hạt nhân, electron.
 Năng lượng bên trong hạt nhân.
Nói cách khác, nội năng là năng lượng toàn phần của hệ trừ động năng và thế
năng toàn hệ.
Đơn vị đo nội năng : kJ/mol ; kcal/mol 1 cal = 4,184J
 Nội năng hệ nói chung phụ thuộc vào bản chất, lượng chất, nhiệt độ, áp suất, thể
tích và thành phần. Nhưng đối với hệ gồm n mol khí lý tưởng, nội năng của khí lý
tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ vì áp suất và thể tích không ảnh hưởng lên thế
năng của hạt.

 Người ta không hề xác lập được trị tuyệt đối của nội năng ngay cả với một hệ đơn thuần nhất ( vì không hề đưa hệ về nhiệt độ 0 tuyệt đối ). Tuy nhiên trong nhiệt động học người ta không cần xét giá trị tuyệt đối của nội năng mà chỉ cần xác lập biến thiên ∆ U của nội năng trong quy trình đổi khác trạng thái .

 Khi chuyển từ trạng thái có nội năng U 1 sang trạng thái có nội năng U 2 dựa vào
năng lượng phát ra hay thu vào của một hệ người ta có thể suy ra một cách chính
xác độ biến thiên nội năng U của hệ :  U = U 2 – U 1

Khi truyền một nhiệt lượng Q cho hệ, trong trường hợp chung, lượng nhiệt
đó sẽ dùng để làm tăng nội năng của hệ và thực hiện một công A chống lại

các lực bên ngoài tác dụng lên hệ. Q =  U + A (đl bảo toàn năng lượng)

Trong các quá trình hóa học công A thường là công dãn nở :

Công dãn nở A = PV → Q =  U + P  V
Nếu quá trình là đẳng tích: V = 0 (công dãn nở A = 0) → QV =  U

→ Trong quá trình đẳng tích, nếu hệ không thực hiện một công nào khác ngoài công
dãn nở thì nhiệt lượng QV cung cấp cho hệ sẽ làm thay đổi nội năng U của hệ.
Tuy nhiên các phản ứng hóa học thường được thực hiện ở áp suất không đổi của
khí quyển là 1 atm
Entanpi H
Trong trường hợp áp suất không đổi ta có:
Qp = U +PV mà U = U 2 – U 1
V = V 2 – V 1
Nên : Qp = (U 2 – U 1 ) + P(V 2 – V 1 )
= (U 2 – PV 2 ) – (U 1 + PV 1 )
đặt : H = U + PV.
H được gọi là entanpi và cũng là một thông số trạng thái của hệ.
H bao gồm U và khả năng sinh công tiềm ẩn của hệ.
Vậy H là dự trữ năng lượng toàn phần của hệ.
Vậy: Qp = H 2 – H 1 = H
→ Trong quá trình đẳng áp, nếu hệ không thực hiện công nào khác ngoài công
dãn nở thì nhiệt lượng Qp cung cấp cho hệ sẽ làm thay đổi entanpi của hệ
Đơn vị đo của entanpi : kJ/mol hay kcal/mol

2. Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học và phương trình nhiệt hóa học
a. Hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa học

Hiệu ứng nhiệt : là lượng nhiệt mà hệ thu vào hay phát ra trong quá trình hóa
học dùng để thay đổi nội năng (đẳng tích) hoặc entanpi (đẳng áp) của hệ
 Các phản ứng hóa học xảy ra trong điều kiện đẳng tích, hiệu ứng của nhiệt
phản ứng hóa học chính là độ thay đổi nội năng : Qv =  Uv
 Thông thường các phản ứng hóa học xảy ra trong điều kiện đẳng áp nên hiệu
ứng của nhiệt phản ứng hóa học chính là độ thay đổi entanpi : Qp =  Hp
Quan hệ giữa  H và  U trong quá trình đẳng áp: Qp =  Hp =  Up +P.  V

½ H2 ( k ) + ½ Cl2 ( k ) = HCl ( k )  H 2980 = – 92,8 kJ / mol H2 ( k ) + Cl2 ( k ) = 2 HCl ( k )  H 2980 = – 185,6 kJ / mol

c. Nhiệt tạo thành và nhiệt đốt cháy:
Nhiệt tạo thành : là hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất từ các đơn
chất ứng với trạng thái tự do bền nhất trong những điều kiện đã cho về áp suất và
nhiệt độ.
Khi điều kiện đã cho là điều kiện chuẩn thì ta có nhiệt tạo thành tiêu chuẩn.
 Ký hiệu nhiệt tạo thành tiêu chuẩn:  H 0 .298 tt
Các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn như : Cl 2 (k), H 2 (k), O 2 (k), N 2 (k), Br 2 (lỏng)
,I 2 (rắn), Cgr), S(tà phương).

Ví dụ : ở điều kiện chuẩn, phản ứng tạo thành CO 2 (k) là :
C(gr) + O 2 (k) = CO 2 (k) ;  H 0 .298 tt = -393,51 kJ /mol

 Nhiệt tạo thành của các đơn chất bền ở điều kiện tiêu chuẩn được quy ước
bằng 0
 Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn của ion H+ .nH 2 O trong dung dịch nước được quy
ước bằng không.
Nhận xét : Phản ứng phân hủy là phản ứng nghịch của phản ứng tạo thành.

Nhiệt đốt cháy : là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy 1 mol chất đó bằng khí
oxy tạo thành các oxyt cao bền ở điều kiện phản ứng.
Đối với các hợp chất hữu cơ là hiệu ứng nhiệt của phản ứng đốt cháy bằng oxy 1
mol chất hữu cơ để tạo thành khí CO 2, nước lỏng và một số sản phẩm khác.

Ví dụ : CH 4 (k) + 2O 2 (k) = CO 2 (k) + 2H 2 O (l)
Cần chú ý rằng trong một số trường hợp, sản phẩm cháy có thể không phải là oxyt
.Chẳn hạn các chất chứa halogen cháy có thể tạo thành halogen tự do, hydro
halogenua…
 Khi điều kiện đã cho là điều kiện chuẩn thì ta có nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn.
Ký hiệu nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn :  H 2980 đc
 Nhiệt đốt cháy tiêu chuẩn của khí CO 2 và nước lỏng được quy ước bằng
không.

d. Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ
H thay đổi theo nhiệt độ không nhiều lắm. Nếu nhiệt độ T không cao quá, một
cách gần đúng có thể xem  H 0 T   H 0298.

III. Định luật nhiệt Hess và hệ quả
1.Định luật Hess:
Hiệu ứng nhiệt của phản ứng hóa học ở điều kiện đẳng áp hay đẳng tích chỉ ph ụ
thuộc vào bản chất và trạng thái của các chất đầu và sản phẩm cuối chứ không phụ
thuộc vào đường đi của quá trình, nghĩa là không phụ thuộc vào số lượng và đặc điểm
của các chất giai đoạn trung gian.
→ có thể cộng hay trừ những phương trình nhiệt hóa như những phương trình đại số.

A → B

↓ ↑

C → D

2ác hệ quả:
 Hệ quả 1 (định luật Lavoisier – La Place): Hiệu ứng nhiệt của phản ứng
thuận có độ lớn bằng hiệu ứng nhiệt của phản ứng nghịch nhưng ngược dấu.
Ht Ht + Hn = 0
A B → Ht = – Hn
Hn Nên :  Htt = –  Hph
 Hệ quả 2 – Chu trình BORH HABER
Tính năng lượng mạng tinh thể ion của NaCl ở điều liện chuẩn, 298K.

NaCl (r) Na+(k) + Cl-(k)

Na(r) + 1/2Cl 2 (k) Na (k) + Cl (k)

Um= -(  H 0 298 )tt NaCl + (  H 0 298 )th Na + 1/2 (  H 0 298 )plCl2+ I 1 Na + FCl

∆H 1

∆H 2

∆H 3

∆H 4

Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng tổng hiệu ứng nhiệt của các phản ứng trung
gian ở cùng điều kiện.
∆H 1 = HB -HA = HB – HD + HD – HC + HC -HA = ∆H 2 + ∆H 3 + ∆H 4

# # # # # # # Um = ? ? ? ? ?

-(  H 0298 )tt NaCl
(  H 0298 )th Na

I1Na

####### 1/2(  H 0298 )pl

Cl 2

FCl

A → C ∆H 2
C → D ∆H 3
D → B ∆H 4

A → B ∆H 1

Ví dụ : Tính hiệu ứng nhiệt tiêu chuẩn ∆ H 0 298 của phản ứng sau ở 298K :
C 2 H 4 ( k ) + H 2 O ( k )  C 2 H 5 OH ( k )

∆ H 0 298 = ∑ E (liên kết đứt) – ∑ E(liên kết tạo thành)
= ∑E(H-O + C=C) – ∑E(H-C + C-O + C-C)
= (460 + 835) – ( 410 + 350 + 350 ) = -185 kJ/mol < 0

OH H HH HH

• C C

H OH H H HC C H

CHƯƠNG V: THẾ ĐẲNG ÁP

&CHIỀU CỦA CÁC QUÁ TRÌNH HÓA HỌC

I. Xác suất nhiệt động (W) – Xác suất nhiệt động học của một hệ là số cách sắp xếp của
các phần tử trong hệ. (W >> 1)
Hệ có mức độ hỗn loạn càng lớn, tức là xác suất nhiệt động của hệ càng tăng.
Ví dụ : Tính xác suất nhiệt động của các hệ sau

II. Khái niệm vế Entropi:

Ở nhiệt độ thấp nhiều quá trình tự diễn ra khi  H < 0. Tuy nhiên, trong trong thực tiễn có một số ít quy trình có  H ≥ 0 nhưng vẫn tự diễn ra .. Ví dụ như những quy trình sau :

Tự phát

Không tự phát

Hỗn loạn thấp Hỗn loạn cao

 H = 0

# # # # # # # QUÁ TRÌNH KHUẾCH TÁN KHÍ DIỄN RA TRONG HỆ CÔ LẬP

Hỗn loạn cao Hỗn loạn thấp

 H = 0

 Từ đây ta hoàn toàn có thể tính được entropi tuyệt đối của những chất ở những nhiệt độ khác nhau .

Ở 0K, biến thiên entropi ( ∆S 0 ) trong các quá trình biến đổi các chất ở dạng tinh thể
hoàn chỉnh đều bằng không.
Ví dụ : ở 0K, phản ứng : C(gr) + O 2 (r) = CO 2 (r) ∆S 0 = 0

2 là tiêu chuẩn xét chiều trong hệ cô lập
Trong hệ cô lập những quá trình bất thuận nghịch tự xảy ra là những quá trình có kèm
theo sự tăng entropi và tăng cho đến khi đạt giá trị cực đại thì hệ sẽ ở trạng thái cân
bằng.
 Sự biến thiên entropi trong hệ cô lập :  S  0

Nếu hệ không cô lập ta hoàn toàn có thể cô lập hệ bằng cách ghép thiên nhiên và môi trường vào hệ : ∆ Scô lập = ∆ Shệ + ∆ Smôi trường Vì môi trường tự nhiên ngoài gồm một khoảng trống lớn nên sự trao đổi nhiệt giữa hệ và môi trường tự nhiên ngoài không tác động ảnh hưởng đến trạng thái cân đối của thiên nhiên và môi trường ngoài nên quy trình đổi khác của thiên nhiên và môi trường ngoài luôn coi là quy trình thuận nghịch. Đối với quy trình đẳng nhiệt đẳng áp, biến thiên entropi của môi trường tự nhiên ngoài được tính như sau : Qmtr = – Qhê nên ∆ Smôi trường = Qmtr / T = – Qhê / T

3. Entropi tiêu chuẩn S 0298
Để tiện so sánh và tính toán, entropi các chất thường được xác định ở trạng thái chuẩn ,
nhiệt độ 25 0 C.

 Entropi tiêu chuẩn :  Lượng chất : 1 mol  Nhiệt độ : 25 0 C Ký hiệu S 0298  Áp suất : 1 atm

 Đơn vị đo : J/mol hay cal/molK
 Entropi tiêu chuẩn các chất có giá trị được tra bảng ở sách hóa đại cương
4. Tính chất entropi :
Hệ càng phức tạp, phân tử càng phức tạp thí entropi có giá trị càng lớn.
Ví dụ – S 0298 O(k)) < S 0298 O 2 (k) < S 0298 O 3 (k)

Đối với cùng một chất, cùng nhiệt độ, entropi của chất đó ở trạng thái rắn ,lỏng,
khí có giá trị tăng dần.
Ví dụ : S 0298 H 2 O (r) < S 0298 H 2 O (l) < S 0298 H 2 O (k) Nhiệt độ tăng làm entropi tăng, ngược lại áp suất tăng làm giảm entropi. Ví dụ : S 0298 H 2 O (l) < S 0350 H 2 O (l) S 400 H 2 O (k) ở 4 atm < S 400 H 2 O (k) ở 2atM.

4. Tính ∆S 0298 trong các quá trình hóa học :
Phản ứng hóa học : aA + bB = cC + dD
∆S 0298 = ( c S 0298 (C) + d S 0298 (D)) – ( a S 0298 (A) + b S 0298 (B) )
Ví dụ : Tính  S 2980 của phản ứng :

C ( gr ) + CO2 ( k ) = 2CO ( k ) S 2980 ( J / mol ) 5 213 197 .Phản ứng có  n = 1 > 0 nên làm tăng thể tích  V > 0 → entropi tăng  Spư > O

175. 66 0/

2 197. 54. 5 [ 21374. 68 ]2980 2980 2980 2980 ( ) ( [ ) ( 2 2 ) ]        KJSS CO SCS CO

Nhận xét : Khi nhiệt độ tăng,  S của phản ứng tăng không đáng kể. Do đó, nếu
khoảng nhiệt độ thay đổi không quá lớn, một cách gần đúng, có thể coi  S của
phản ứng không phụ thuộc vào nhiệt độ.

III Thế đẳng áp – đẳng nhiệt và chiều diễn ra của phản ứng hóa học.

1. Tác động của các yếu tố entanpi và entropi lên chiều hướng diễn ra của các
quá trình hóa học

• Trong quá trình đẳng áp đẳng nhiệt, ta thấy rằng có hai yếu tố tác động lên chiều
  hướng diễn ra các quá trình hóa học. Đó là yếu tố entanpi và entropi.
• Trong điều kiện bình thường (nhiệt độ thấp), các quá trình có khả năng tự diễn ra
  khi H  0, nghĩa là khi năng lượng của hệ giảm, hệ chuyển từ trạng thái có năng
  lượng cao hơn sang trạng thái có năng lượng thấp hơn., do đó trở thành bền vững
  hơn – hệ chuyển sang trang thái trật tự hơn.
• Trong hệ cô lập, quá trình tự diễn ra  S >0, nghĩa là hệ chuyển từ trạng thái hỗn
  loạn thấp hơn sang trạng thái có độ hỗn loạn cao hơn, có độ tự do cao hơn – hệ
  chuyển sang trạng thái kém trật tự hơn.

# # # # # # # 3. Ý nghĩa của ∆ G

Trong các quá trình hóa học công hữu ích là tất cả dạng công hệ thực hiện được.
Ví dụ như công điện trong pin điện hóa học; công chống lại từ trường ; công của các
phản ứng quang hóa ….ừ công dãn nở.
Một quá trình sinh công có ích (A’ > 0) là quá trình tự xảy ra.
Nếu quá trình là thuận nghịch thì công hữu ích cực đại mà hệ sinh bằng độ giảm
của thế đẳng áp.
A’max =  G
Ý nghĩa : Nếu quá trình xảy ra trong hệ là thuận nghịch thì công hữu ích cực
đại mà hệ sinh bằng độ giảm thế đẳng áp.

4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến chiều diễn ra của quá trình hóa học
Ở điều kiện đẳng áp, đẳng nhiệt một phản ứng có khả năng tự xảy ra (trên phương diện
nhiệt động học ) khi biến thiên thế đẳng áp của phản ứng thỏa mản điều kiện :
STHG  0

# # # # # # # Ở nhiệt độ thấp, do │ ∆ H │ >> │ T. ∆ S │ nên dấu  G nhờ vào vào dấu  H Như vậy trường hợp này yếu tố entanpi sẽ quyết định hành động chiều diễn ra cua quy trình .# # # # # # # Ở nhiệt độ cao, do │ ∆ H │ < < │ T. ∆ S │ nên dấu  G nhờ vào vào dấu  S Như vậy trường hợp này yếu tố entropi sẽ quyết định hành động chiều diễn ra cua quy trình .

5ế đẳng áp tiêu chuẩn  G 0 T
 Các chất ở trạng thái chuẩn :nếu là chất khí phải là khí lý tưởng Pk=1atm; nếu là dung
dịch thì C=1mol/l; nếu là chất rắn và lỏng phải ở dạng đa hình bền ở nhiệt độ khảo sát.
 Nhiệt độ T tùy ý, ký hiệu :  G 0 T
 Nếu chọn ở T = 298K, ký hiệu :  G 0298

STT Dấu Kết luận
 H  S  G

1 – + G < 0 Tự phát ở mọi T

2 + – G > 0 Không tự phát ở mọi T

3 – – T thấp G < 0

T cao  G > 0Tự phát Không tự phát

4 + + T thấp G > 0

T cao  G < 0Không tự phát Tự phát

 Đơn vị đo : kJ hay kcal
6. Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn  G 0 298 tt :
 Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn của một chất (tinh khiết) là độ biến thiên thế đẳng áp
của phản ứng tạo thành 1 mol chất đó từ các đơn chất ứng với trạng thái tự do bền ở áp
suất 1 atm và nhiệt độ 25 0 C. ( tra bảng ở sách hóa đại cương )
 Ký hiệu : G 0 298 tt
 Đơn vị đo: kJ /mol hay kcal/mol
 Thế đẳng áp tạo thành tiêu chuẩn của các đơn chất bền ở điều kiện chuẩn được qui ước
bằng không.
Ví dụ : Cl 2 (k) ; Br 2 (l); I 2 (r) ; C(gr) ; O 2 (k) ; N 2 (k) ; H 2 (k) … đều có G 0 298 tt = 0

7. Xác định độ biến thiên thế đẳng áp tiêu chuẩn (  G 0298 ) của các quá trình hóa học

a)Theo định luật Hess:
Phản ứng hóa học : aA + bB = cC + dD
 G 0 298(pư) = [c.(  G 0 298tt)C + d.(  G 0 298tt)D ] – [a.(  G 0 298tt)A + b.(  G 0 298tt)B ]

b)Theo phương trình cơ bản của nhiệt động học:

Ở nhiệt độ 298K  G 0298 (pư) =  H 0 298(pư) – 298.  S 0 298(pư )
Ở nhiệt độ T  G 0 T(pư) =  H 0 T(pư)–T.  S 0 T(pư)   H 0 298(pư) – T.  S 0 298(pư)

c)Theo hằng số cân bằng:

Ở nhiệt độ 298K  G 0 298(pư) = -RTlnKcb(T) = – R.298 298
Ở nhiệt độ T  G 0 T(pư) = -RTlnKcb(T)
Nếu  G 0 [J] thì R = 8,314 J/mol
Nếu  G 0 [cal] thì R= 1,987 cal/mol

d)Theo sức điện động của nguyên tố Ganvanic:
 G 0 298(pư) = -nE 0 F
Trong đó:
 n- là số electron trao đổi của phản ứng oxyhóa khử thực hiện trong pin điện.
 E 0 [v] – sức điện động tiêu chuẩn của nguyên tố Ganvanic
 F : số Farađây

Source: https://vh2.com.vn
Category : Khoa Học