Химическая термодинамика в курсе неорганической химии. Гончаров Е.Г - 25 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

25
что максимальная работа системы (при обратимом процессе) равна работе
против внешних сил, за исключением внешнего давления (pΔV).
Если работа совершается над системой, то ее свободная энергия не
уменьшается, а растет. Например, при пропускании электрического тока
через воду происходит ее диссоциация: Н
2
О (ж) → Н
2
(г) + 1/2О
2
(г) и сво-
бодная энергия системы увеличивается за счет работы электрического тока
(ΔG
0
=+237,2 кДж). Эта же величина свободной энергии (но с обратным
знаком) высвобождается при взаимодействии водорода и кислорода в топ-
ливном элементе. Этот вывод имеет большое значение для совершения не-
самопроизвольных (термодинамически маловероятных) процессов, для ко-
торых ΔG>0.
Например, восстановление меди из сульфидной руды: Cu
2
S(тв) →
2Cu(тв)+S(тв) сопровождается ростом свободной энергии (ΔG
0
=86 кДж).
Поэтому, чтобы вызвать протекание этого термодинамически невыгодного
процесса, необходимо затратить работу над этой системой; при этом энер-
гию можно получить за счет какой-нибудь параллельной реакции, идущей
самопроизвольно и с выделением большого количества свободной энергии,
например: S(тв)+О
2
(г) → SO
2
(г) (ΔG
0
=-300 кДж).
Тогда, алгебраически суммируя обе эти реакции, получим
Cu
2
S(тв) → 2Cu(тв)+S(тв) ΔG
0
=+86 кДж
S(тв)+O
2
(г) → SO
2
(г) ΔG
0
=-300 кДж
Cu
2
S(тв)+О
2
(г) → 2Cu(тв)+SO
2
(г) ΔG
0
=-214 кДж
Изменение свободной энергии суммарной реакции оказывается зна-
чительной отрицательной величиной и, таким образом, первая реакция
осуществляется за счет энергии, выделяемой при самопроизвольном про-
текании второго процесса.
Такое объединение реакций играет очень важную роль в биохими-
ческих системах, например в процессах метаболизма продуктов питания
∗
.
В живом организме все химические процессы идут в сторону роста энтро-
пии и необходимо постоянное поступление энергии от внешних источни-
∗
Метаболизмом называется расщепление богатых энергией веществ и извлечение из
них энергии. 
что максимальная работа системы (при обратимом процессе) равна работе
против внешних сил, за исключением внешнего давления (pΔV).
      Если работа совершается над системой, то ее свободная энергия не
уменьшается, а растет. Например, при пропускании электрического тока
через воду происходит ее диссоциация: Н2О (ж) → Н2(г) + 1/2О2(г) и сво-
бодная энергия системы увеличивается за счет работы электрического тока
(ΔG0=+237,2 кДж). Эта же величина свободной энергии (но с обратным
знаком) высвобождается при взаимодействии водорода и кислорода в топ-
ливном элементе. Этот вывод имеет большое значение для совершения не-
самопроизвольных (термодинамически маловероятных) процессов, для ко-
торых ΔG>0.
      Например, восстановление меди из сульфидной руды: Cu2S(тв) →
2Cu(тв)+S(тв) сопровождается ростом свободной энергии (ΔG0=86 кДж).
Поэтому, чтобы вызвать протекание этого термодинамически невыгодного
процесса, необходимо затратить работу над этой системой; при этом энер-
гию можно получить за счет какой-нибудь параллельной реакции, идущей
самопроизвольно и с выделением большого количества свободной энергии,
например: S(тв)+О2(г) → SO2(г) (ΔG0=-300 кДж).
      Тогда, алгебраически суммируя обе эти реакции, получим

         Cu2S(тв) → 2Cu(тв)+S(тв)   ΔG0=+86 кДж
         S(тв)+O2(г) → SO2(г)     ΔG0=-300 кДж
         Cu2S(тв)+О2(г) → 2Cu(тв)+SO2(г) ΔG0=-214 кДж

     Изменение свободной энергии суммарной реакции оказывается зна-
чительной отрицательной величиной и, таким образом, первая реакция
осуществляется за счет энергии, выделяемой при самопроизвольном про-
текании второго процесса.
      Такое объединение реакций играет очень важную роль в биохими-
ческих системах, например в процессах метаболизма продуктов питания∗.
В живом организме все химические процессы идут в сторону роста энтро-
пии и необходимо постоянное поступление энергии от внешних источни-

∗
 Метаболизмом называется расщепление богатых энергией веществ и извлечение из
них энергии.
                                    25

Страницы