Химия. Лобачева Г.К. - 99 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВолГУ | Волгоград

Составители: 

Рубрика: 

— 99 —
ðîíû, ñèñòåìà ñòðåìèòñÿ ê óïîðÿäî÷åíèþ (àãðåãàöèè), óìåíü-
øåíèþ Í, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ñèñòåìà ñòðåìèòñÿ ê áåñïîðÿäêó
(äåçàãðåãàöèè). Ïåðâàÿ òåíäåíöèÿ ðàñòåò ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðà-
òóðû, à âòîðàÿ — ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû. Òåíäåíöèþ ê áåñ-
ïîðÿäêó õàðàêòåðèçóåò âåëè÷èíà, êîòîðóþ íàçûâàþò ýíòðîïèåé.
Ýíòðîïèÿ (S), òàê æå êàê âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ (U), ýíòàëüïèÿ
(Í), îáúåì (V) è äð., ÿâëÿåòñÿ ñâîéñòâîì âåùåñòâà, ïðîïîðöèî-
íàëüíûì åãî êîëè÷åñòâó. S, U, H, V îáëàäàþò àääèòèâíûìè ñâîé-
ñòâàìè, òî åñòü ïðè ñîïðèêîñíîâåíèè ñèñòåì ñóììèðóþòñÿ. Ýíò-
ðîïèÿ îòðàæàåò äâèæåíèå ÷àñòèö âåùåñòâà è ÿâëÿåòñÿ ìåðîé íåóïî-
ðÿäî÷åííîñòè ñèñòåìû.
Îíà âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì äâèæåíèÿ ÷àñòèö: ïðè íà-
ãðåâàíèè, èñïàðåíèè, ïëàâëåíèè, ðàñøèðåíèè ãàçà, ïðè îñëàá-
ëåíèè èëè ðàçðûâå ñâÿçåé ìåæäó àòîìàìè è ò. ï. Ïðîöåññû,
ñâÿçàííûå ñ óïîðÿäî÷åííîñòüþ ñèñòåìû — êîíäåíñàöèÿ, êðèñ-
òàëëèçàöèÿ, ñæàòèå, óïðî÷íåíèå ñâÿçåé, ïîëèìåðèçàöèÿ è ò. ï.
— âåäóò ê óìåíüøåíèþ ýíòðîïèè. Ýíòðîïèÿ ÿâëÿåòñÿ ôóíêöè-
åé ñîñòîÿíèÿ, òî åñòü åå èçìåíåíèå (∆S) çàâèñèò òîëüêî îò
íà÷àëüíîãî (S
1
) è êîíå÷íîãî ñîñòîÿíèÿ (S
2
) è íå çàâèñèò îò
ïóòè ïðîöåññà ∆S = S
2
— S
1
.
Åñëè S
2
> S
1
, òî ∆S > 0, åñëè S
2
< S
1
, òî ∆S <0.
Òàê êàê ýíòðîïèÿ ðàñòåò ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû, òî
ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî ìåðà áåñïîðÿäêà ∼ T∆S. Ýíòðîïèÿ âûðàæàåò-
ñÿ â Äæ/ìîëü ⋅ ãðàä.
Òàêèì îáðàçîì, äâèæóùàÿ ñèëà ïðîöåññà ñêëàäûâàåòñÿ èç äâóõ
ñèë: ñòðåìëåíèå ê óïîðÿäî÷åíèþ (Í) è ñòðåìëåíèå ê áåñïîðÿäêó
(TS). Ïðè ð = const è T = const îáùóþ äâèæóùóþ ñèëó ïðîöåññà,
êîòîðóþ îáîçíà÷àþò ∆G, ìîæíî íàéòè èç ñîîòíîøåíèÿ:
∆G = (H
2
— H
1
) — (TS
2
— TS
1
) = ∆H — T∆S = ∆G.
Âåëè÷èíà G íàçûâàåòñÿ èçîáàðíî-èçîòåðìè÷åñêèì ïîòåíöè-
àëîì èëè ýíåðãèåé Ãèááñà. Èòàê, ìåðîé õèìè÷åñêîãî ñðîäñòâà
ÿâëÿåòñÿ óáûëü G ïîòåíöèàëà èëè ∆G, êîòîðàÿ çàâèñèò îò ïðè-
ðîäû âåùåñòâà, åãî êîëè÷åñòâà è îò òåìïåðàòóðû. Ýíåðãèÿ Ãèááñà
ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé ñîñòîÿíèÿ, ïîýòîìó
∑∑
−=
исх
обр
прод
обрх.р.
ΔΔΔ GGG
Ñàìîïðîèçâîëüíî ïðîòåêàþùèå ïðîöåññû èäóò â ñòîðîíó
óìåíüøåíèÿ ëþáîãî ïîòåíöèàëà è, â ÷àñòíîñòè, â ñòîðîíó óìåíü-
ðîíû, ñèñòåìà ñòðåìèòñÿ ê óïîðÿäî÷åíèþ (àãðåãàöèè), óìåíü-
øåíèþ Í, ñ äðóãîé ñòîðîíû, ñèñòåìà ñòðåìèòñÿ ê áåñïîðÿäêó
(äåçàãðåãàöèè). Ïåðâàÿ òåíäåíöèÿ ðàñòåò ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðà-
òóðû, à âòîðàÿ — ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû. Òåíäåíöèþ ê áåñ-
ïîðÿäêó õàðàêòåðèçóåò âåëè÷èíà, êîòîðóþ íàçûâàþò ýíòðîïèåé.
Ýíòðîïèÿ (S), òàê æå êàê âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ (U), ýíòàëüïèÿ
(Í), îáúåì (V) è äð., ÿâëÿåòñÿ ñâîéñòâîì âåùåñòâà, ïðîïîðöèî-
íàëüíûì åãî êîëè÷åñòâó. S, U, H, V îáëàäàþò àääèòèâíûìè ñâîé-
ñòâàìè, òî åñòü ïðè ñîïðèêîñíîâåíèè ñèñòåì ñóììèðóþòñÿ. Ýíò-
ðîïèÿ îòðàæàåò äâèæåíèå ÷àñòèö âåùåñòâà è ÿâëÿåòñÿ ìåðîé íåóïî-
ðÿäî÷åííîñòè ñèñòåìû.
     Îíà âîçðàñòàåò ñ óâåëè÷åíèåì äâèæåíèÿ ÷àñòèö: ïðè íà-
ãðåâàíèè, èñïàðåíèè, ïëàâëåíèè, ðàñøèðåíèè ãàçà, ïðè îñëàá-
ëåíèè èëè ðàçðûâå ñâÿçåé ìåæäó àòîìàìè è ò. ï. Ïðîöåññû,
ñâÿçàííûå ñ óïîðÿäî÷åííîñòüþ ñèñòåìû — êîíäåíñàöèÿ, êðèñ-
òàëëèçàöèÿ, ñæàòèå, óïðî÷íåíèå ñâÿçåé, ïîëèìåðèçàöèÿ è ò. ï.
— âåäóò ê óìåíüøåíèþ ýíòðîïèè. Ýíòðîïèÿ ÿâëÿåòñÿ ôóíêöè-
åé ñîñòîÿíèÿ, òî åñòü åå èçìåíåíèå (∆S) çàâèñèò òîëüêî îò
íà÷àëüíîãî (S1) è êîíå÷íîãî ñîñòîÿíèÿ (S2) è íå çàâèñèò îò
ïóòè ïðîöåññà ∆S = S2 — S1.
     Åñëè S2 > S1, òî ∆S > 0, åñëè S2 < S1, òî ∆S < 0.
     Òàê êàê ýíòðîïèÿ ðàñòåò ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû, òî
ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî ìåðà áåñïîðÿäêà ∼ T∆S. Ýíòðîïèÿ âûðàæàåò-
ñÿ â Äæ/ìîëü ⋅ ãðàä.
     Òàêèì îáðàçîì, äâèæóùàÿ ñèëà ïðîöåññà ñêëàäûâàåòñÿ èç äâóõ
ñèë: ñòðåìëåíèå ê óïîðÿäî÷åíèþ (Í) è ñòðåìëåíèå ê áåñïîðÿäêó
(TS). Ïðè ð = const è T = const îáùóþ äâèæóùóþ ñèëó ïðîöåññà,
êîòîðóþ îáîçíà÷àþò ∆ G, ìîæíî íàéòè èç ñîîòíîøåíèÿ:
     ∆G = (H2 — H1) — (TS2 — TS1) = ∆H — T∆S = ∆G.
     Âåëè÷èíà G íàçûâàåòñÿ èçîáàðíî-èçîòåðìè÷åñêèì ïîòåíöè-
àëîì èëè ýíåðãèåé Ãèááñà. Èòàê, ìåðîé õèìè÷åñêîãî ñðîäñòâà
ÿâëÿåòñÿ óáûëü G ïîòåíöèàëà èëè ∆G, êîòîðàÿ çàâèñèò îò ïðè-
ðîäû âåùåñòâà, åãî êîëè÷åñòâà è îò òåìïåðàòóðû. Ýíåðãèÿ Ãèááñà
ÿâëÿåòñÿ ôóíêöèåé ñîñòîÿíèÿ, ïîýòîìó
                  ΔGх.р. = ∑ ΔGобр
                               прод
                                    − ∑ ΔGобр
                                          исх


    Ñàìîïðîèçâîëüíî ïðîòåêàþùèå ïðîöåññû èäóò â ñòîðîíó
óìåíüøåíèÿ ëþáîãî ïîòåíöèàëà è, â ÷àñòíîñòè, â ñòîðîíó óìåíü-

                            — 99 —

Страницы