化学反应的方向和吉布斯函数
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第二章 化学反应进行的方向和限度教学内容1. 焓变与变化方向;2. 熵变与变化方向;3. 吉布斯函数变与变化方向;4. 化学反应的限度——化学平衡。
教学要求理解标准熵、标准生成吉布斯函数变、标准平衡常数等有关概念;掌握反应的熵变与吉布斯函数变的求算方法;熟悉等温等压条件下化学反应进行方向的判断方法;掌握吉布斯方程及转化温度的计算方法;掌握标准平衡常数(ΘK )的表达和ΘK 与标准吉布斯函数变的关系及化学平衡的相关计算;了解影响化学平衡移动的有关因素。
知识点与考核点1.熵(S )系统内微观质点混乱度的量度。
Ωln k S =(k 是Boltzmann 常数,Ω是微观状态数(与混乱度密切相关)。
熵是状态函数。
2. 热力学第三定律在0K 时,任何纯物质、完整晶体的绝对熵为0,(固体在0K 时,任何物质的 热运动停止,只有一种微观状态,即Ω=1)。
3. 标准摩尔熵(θm S )一定温度下,1mol 纯物质在标准情况下的规定熵。
人为规定:处于标准条件下的水合H + 离子的标准熵为零,其它离子的标准熵为其相对值。
4.影响熵的因素① 相同物质S g > S l > S s ;② 分子数越多、分子量越大、物质结构越复杂,熵越大; ③ 固体溶解于水,熵增加,而气体溶解于水,熵减小; ④ 温度越高,熵越大。
5.反应熵变的计算对化学反应a A + f F = g G + d D=θ∆m r S gS θm ,G + dS θm ,D – aS θm ,A – fS θm ,F =∑θνBB ,m B S 。
注意:①计量系数;②物质的聚集状态。
6. 熵变与化学反应方向等温等压条件下,熵变大于零(S ∆> 0)有利于变化过程自发进行,但 不能单独作为判断化学反应方向的标准。
7. 焓变与化学反应方向等温等压条件下,焓变小于零(H ∆> 0)有利于变化过程自发进行,但 不能单独作为判断变化过程方向的标准。
8. 吉布斯函数TS H G -= (G 为状态函数,为复合函数)。
第二章 化学反应进行的方向和限度教学内容1. 焓变与变化方向;2. 熵变与变化方向;3. 吉布斯函数变与变化方向;4. 化学反应的限度——化学平衡。
教学要求理解标准熵、标准生成吉布斯函数变、标准平衡常数等有关概念;掌握反应的熵变与吉布斯函数变的求算方法;熟悉等温等压条件下化学反应进行方向的判断方法;掌握吉布斯方程及转化温度的计算方法;掌握标准平衡常数(ΘK )的表达和ΘK 与标准吉布斯函数变的关系及化学平衡的相关计算;了解影响化学平衡移动的有关因素。
知识点与考核点1.熵(S )系统内微观质点混乱度的量度。
Ωln k S =(k 是Boltzmann 常数,Ω是微观状态数(与混乱度密切相关)。
熵是状态函数。
2. 热力学第三定律在0K 时,任何纯物质、完整晶体的绝对熵为0,(固体在0K 时,任何物质的 热运动停止,只有一种微观状态,即Ω=1)。
3. 标准摩尔熵(θm S )一定温度下,1mol 纯物质在标准情况下的规定熵。
人为规定:处于标准条件下的水合H +离子的标准熵为零,其它离子的标准熵为其相对值。
4.影响熵的因素① 相同物质S g > S l > S s ;② 分子数越多、分子量越大、物质结构越复杂,熵越大; ③ 固体溶解于水,熵增加,而气体溶解于水,熵减小; ④ 温度越高,熵越大。
5.反应熵变的计算对化学反应a A + f F = g G + d D=θ∆m r S gS θm ,G + dS θm ,D – aS θm ,A – fS θm ,F =∑θνBB,m B S 。
注意:①计量系数;②物质的聚集状态。
6. 熵变与化学反应方向等温等压条件下,熵变大于零(S ∆> 0)有利于变化过程自发进行,但 不能单独作为判断化学反应方向的标准。
7. 焓变与化学反应方向等温等压条件下,焓变小于零(H ∆> 0)有利于变化过程自发进行,但 不能单独作为判断变化过程方向的标准。
8. 吉布斯函数TS H G -= (G 为状态函数,为复合函数)。
《化学反应的方向》吉布斯函数解析《化学反应的方向——吉布斯函数解析》在化学的世界里,我们常常会思考一个问题:给定一组反应物,它们是否会自动发生反应生成产物?如果会,反应会进行到什么程度?要回答这些问题,就需要引入一个重要的概念——吉布斯函数。
首先,让我们来理解一下什么是化学反应的方向。
简单来说,化学反应的方向就是指化学反应自发进行的趋势。
有些反应在常温常压下就能迅速进行,比如铁在潮湿的空气中生锈;而有些反应则似乎很难自然发生,比如将二氧化碳转化为碳和氧气。
那么,是什么决定了这些反应能否自发进行呢?这就轮到吉布斯函数登场了。
吉布斯函数,通常用符号 G 表示,它综合考虑了反应过程中的热力学能量变化(焓变,用 H 表示)和混乱度的变化(熵变,用 S 表示)。
焓变反映了化学反应中能量的得失。
如果一个反应是放热的,即焓变小于零(ΔH < 0),这通常有利于反应的自发进行。
就好像一个物体从高处掉落,释放出能量,这种过程在自然中更容易发生。
熵变则衡量了系统混乱程度的变化。
一般来说,熵增加(ΔS > 0)的过程更倾向于自发进行。
想象一下把一堆整齐摆放的积木打乱,这个过程混乱度增加了,就类似于熵增的情况。
吉布斯函数的定义是 G = H TS ,其中 T 是热力学温度。
当ΔG <0 时,反应在给定条件下能够自发进行;当ΔG = 0 时,反应处于平衡状态;而当ΔG > 0 时,反应不能自发进行。
举个例子,氢气和氧气反应生成水是一个放热反应(ΔH < 0),同时这个过程中气体分子的数量减少,混乱度降低(ΔS < 0)。
但在通常的温度下,焓变的影响占主导,使得总的吉布斯函数变化小于零(ΔG < 0),所以这个反应能够自发进行。
再看一个例子,碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳。
这个反应需要吸收热量(ΔH > 0),同时混乱度增加(ΔS > 0)。
在低温时,焓变的不利影响较大,ΔG > 0 ,反应不能自发进行;但在高温时,熵变的影响变得重要,可能会使得ΔG < 0 ,反应就能自发进行了。