NHIỆT ĐỘNG hóa học

Kính tưởng nhớ cố PGS TS
Vũ Ngọc Ban


NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC
Nội dung
1. Các khái niệm cơ bản
2. Nguyên lý 1 của NĐLH và hiệu ứng
nhiệt của quá trình HH
3. Nguyên lý thứ 2 của NĐLH và chiều
quá trình HH


Phân bố những công trình nhiệt động quan trọng


1. Các khái niệm cơ bản
Đối tượng nghiên cứu
• Nhiệt động lực học là khoa học nghiên
cứu các quy luật về sự biến hóa từ
dạng năng lượng này sang dạng năng
lượng khác.
• Cơ sở của nhiệt đợng lực học là 2
nguyên lý nhiệt động lực học


Hệ (nhiệt động ) là phần (trong phạm vi hóa học)
đang được khảo sát về phương diện trao đổi năng
lượng và vật chất.
Phần con lại ở xung quanh là môi trường ngồi đối với
hệ.

• Hệ hở là hệ có thể trao đổi cả năng lượng lẫn vật chất
với môi trường ngồi.
• Hệ kín là hệ chỉ trao đổi năng lượng với mơi trường
ngồi nhưng khơng trao đổi vật chất với mơi trường
ngồi
• Hệ cơ lập là hệ khơng trao đổi cả năng lượng lẫn vật
chất với mơi trường ngồi.


• Hệ đồng thể là hệ có các tính chất lý hoá
học giống nhau ở mọi điểm của hệ nghĩa là
khơng có sự phân chia hệ thành những phần
có tính chất hố lý khác nhau
• Hệ dị thể là hệ có bề mặt phân chia thành
những phần có tính chất hố lý khác nhau
• Hệ cân bằng là hệ có nhiệt độ, áp suất,
thành phần giống nhau ở mọi điểm của hệ
và không thay đổi theo thời gian


• Trạng thái của hệ là tồn bợ các tính chất lý,
hố của hệ.
• Thơng số trạng thái: Trạng thái của hệ
được xác định bằng các thông số nhiệt động
là: nhiệt đợ T, áp suất P, thể tích V, nồng đợ
C…
• Hàm trạng thái là đại lượng nhiệt đợng có
giá trị chỉ phụ thuộc vào các thông số trạng
thái của hệ mà không phụ thuộc vào cách
biến đổi của hệ

Quá trình là sự biến đổi xảy ra ở trong hệ
gắn liền với sự thay đổi ít nhất 1 thơng số
trạng thái
• Q trình xảy ra ở áp suất khơng đổi (P=
hằng số) gọi là quá trình đẳng áp
• ở thể tích khơng đổi gọi là q trình đẳng
tích
• ở nhiệt độ không đổi gọi là quá trình đẳng
nhiệt…


• Q trình thuận nghịch và Q trình
khơng thuận nghịch
Q trình thuận nghịch

Quá trình thuận nghịch: là biến đổi mà các trạng thái trung
gian của hệ trải qua được xem như do các quá trình cân
bằng. Một cách đơn giản để xác định tính chất thuận nghịch
của mợt biến đổi là khảo sát xem biến đổi ngược lại có thể
xảy ra được hay khơng khi chỉ thay đổi rất ít điều kiện thực
nghiệm. Nếu biến đổi ngược xảy ra được thì đó là biến đổi
thuận nghịch, nếu biến đổi ngược khơng xảy ra được thì đó
là biến đổi bất thuận nghịch (hay biến đổi tự nhiên).
Quá trình bất thuận nghịch


Quá trình tự diễn biến
(Spontaneous Processes)

Không cần sự giúp đỡ bên ngoài

NDH cho biết chiều hướng và giới hạn mà không đề cập tốc độ


Nhiệt & Cơng
Nhiệt
• Nhiệt lượng Q cần dùng để đưa nhiệt đợ
của m (g) chất từ T1 đến T2
• Q = m C (T2 - T1 )
• C: nhiệt dung riêng


Cơng
Cơng thay đổi thể tích
A = Pngồi ΔV (ΔV = V2 – V1 )



2. Nguyên lý 1 NĐLH


Hiệu ứng nhiệt của các quá trình hóa học

Trong đó: ΔU = U2 – U1 là
biến thiên nội năng của hệ


Nhiệt đẳng tích & Nhiệt đẳng áp
Nguyên lý 1

Nếu quá trình là đẳng áp


Hiệu ứng nhiệt của các q trình hố học
(Nhiệt hóa học)
a. Nhiệt tạo thành ( sinh nhiệt) của một hợp chất là
hiệu ứng nhiệt của phản ứng tạo thành 1 mol chất
đó từ các đơn chất ứng với trạng thái bền vững nhất
trong những điều kiện đã cho về áp suất và nhiệt
độ.
Ví dụ:
C(r) + O2(k) =CO2(k)

Nhiêt sinh của mợt đơn chất =0


b. Nhiệt phân hủy của một hợp chất là hiệu ứng
nhiệt của phản ứng phân hủy 1 mol chất thành
các đơn chất.
Ví dụ:


c. Nhiệt cháy: là hiệu ứng nhiệt của phản ứng
cháy 1 mol chất bằng ô xi để tạo thành sản
phẩm cháy ở áp suất khơng đổi
Ví dụ:

Entanpi của phản ứng


Định luật Hess và hệ quả


Hệ quả 1: Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng bằng
tổng nhiệt tạo thành của sản phẩm trừ đi tổng
nhiệt tạo thành của các tác chất ( có kể đến các
hệ số phản ứng của các chất)

Ví dụ: Cho phản ứng
Tính sinh nhiệt mol tiêu chuẩn của PCl5 (r), biết sinh
nhiệt mol tiêu chuẩn của PCl3(r) là -607,2 kJ/mol


Hệ quả 2: Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng
bằng tổng nhiệt cháy của các tác chất trừ tổng
nhiệt cháy của các sản phẩm (có kể các hệ số
phản ứng của tác chất)


Hệ quả 3: Hiệu ứng nhiệt của phản ứng bằng
tổng năng lượng các liên kết bị đứt trừ tổng
năng lượng liên kết được gắn. (có kể các hệ
số phản ứng của tác chất)

ΔH0 298 = ΣE(đứt) – ΣE(gắn )
Ví dụ: Tính hiệu ứng nhiệt của phản ứng: