Bài giảng hóa lý 1 chương 1 nguyễn thị tuyết mai

LOGO

Hóa lý 1

TS. Nguyễn Thị Tuyết Mai
Bộ mơn Hóa lý, Viện Kỹ thuật Hóa học

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Email:

1

ĐỀ CƯƠNG

▪ Chương I. Cơ sở của nhiệt động hóa học

▪ Chương II: Cân bằng hóa học

Thi

▪ Chương III. Lý thuyết cân bằng pha và dung dịch GK

▪ Chương IV. Cân bằng pha của hệ đa cấu tử

▪ Chương V. Dung dịch các chất điện ly Thi
CK

▪ Chương VI. Pin và điện cực

2

TÀI LIỆU HỌC TẬP

1. Đào Văn Lượng, 2002. Nhiệt động hóa học, NXB GD
2. Ngơ Quốc Quyền, Trần Thị Thanh Thủy, 2013, Điện Hóa học,

NXB Bách Khoa HN
3. Nguyễn Hữu Phú, 2003. Hoá lý và Hoá keo, NXB KH&KT.
4. Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler, 2018. Physical

Chemistry. Oxford University Press.
5. Robert G. Mortimer, 2008. Physical Chemistry. Academic Press

3

ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN

Điểm thành Phương pháp đánh Mô tả Tỷ trọng
phần 30%
giá cụ thể Thảo luận
Điểm quá trình Đánh giá quá trình 5%
Chữa bài
Điểm cuối kỳ Thảo luận trên lớp Thi tự luận 25%
theo chủ đề
Bài tập Thi tự luận + 70%
Kiểm tra giữa kỳ trắc nghiệm

Thi cuối kỳ

4

Chương 1: CƠ SỞ CỦA •Q > 0 : pư thu nhiệt
NHIỆT ĐỘNG HÓA HỌC •Q < 0 : pư tỏa nhiệt
•A > 0 : hệ sinh cơng
Ơn tập ngun lý 1: •A < 0 : hệ nhận công
▪ Phát biểu?
▪ Biểu thức: U = Q - A

Q ?
A ?
U ?

5

Enthalpy H PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic

• T, V = const, hệ khơng sinh cơng : QV = ΔU
• T, P = const : QP = ΔH (biến thiên enthalpy)

VD: cho pư: aA + bB = dD + eE

Xây dựng biểu thức ΔHo của phản ứng ?

ΔHo = ∑ ΔHos (sp) − ∑ ΔHos (tg)
ΔHo = ∑ ΔHoc (tg) − ∑ ΔHoc (sp)

6

Enthalpy H PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic

ΔHos là nhiệt pư tạo thành 1 mol chất từ các đơn chất bền

vững nhiệt động

ΔHos của 1 đơn chất bền bững nhiệt động = 0

VD: ΔHos (graphit) = 0 ΔHos(O2, k) = 0
ΔHos(O2, l)  0
ΔHos (kc) 0

ΔHoc là nhiệt của pư cháy 1 mol chất với oxi tạo thành
oxit hóa trị cao nhất
Ex: C(gr) + O2 = CO2 ΔHoc (C, gr)

7

Enthalpy - ĐL Hess PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic

Enthalpy là hàm trạng thái, ko phụ thuộc vào quá trình, chỉ phụ thuộc
vào trạng thái đầu và cuối.

H = H1 + H2 = H3 + H4 + H5

8

Enthalpy - ĐL Hess PHYSICAL CHEMISTRY 1
Hthuận = - Hnghịch Revisited thermodynamic

1. H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) ΔH° = -572 kJ
2. H2O(g) → H2(g) + 1/2O2(g) ΔH° = ?+572 kJ

9

Bài tập

Nhiệt đốt cháy của cacbon vơ định hình, của graphit,
của kim cương lần lượt bằng – 409,2; -394,6 và
-395,3 kJ/mol. Tính nhiệt chuyển hóa thù hình:
a. Cacbon vơ định hình thành graphit
b. Cacbon vơ định hình thành kim cương
c. Graphit thành kim cương

ĐS: - 14,6; - 13,9; 0,9 kJ

10

Bài tập

Nhiệt hình thành của H2O (lỏng) và của CO2(khí)
bằng -285,8 và -393,5 kJ/mol ở 25 oC và 1 atm.
Cũng ở điều kiện này, nhiệt đốt cháy của CH4 bằng
-890,3 kJ/mol. Tính nhiệt hình thành của CH4 từ
các ngun tố ở điều kiện đẳng áp.

ĐS: -74,8 kJ/mol.

11

ĐL Kirchhoff PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic
𝑇′
Cp là nhiệt dung riêng đẳng áp
∆𝐻(𝑇′) = ∆𝐻(𝑇) + න ∆𝐶𝑃. 𝑑𝑇

𝑇

Trong khoảng T hẹp: ΔCp = const
ΔH(T′) = ΔH(T) + ΔCp × (T′−T)

ΔCp = ∑Cp (sp) − ∑Cp (tg)

12

Ôn tập nguyên lý 2
▪

13

Ôn tập nguyên lý 2 PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic
Ý nghĩa của NL 2:
Trong hệ cô lập, qtr tự xảy ra theo
chiều tăng entropy (tăng độ hỗn độn
của hệ)
S > 0

VD?

14

NL tự do Gibbs: G PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic

G = H−TS (J/mol); (cal/mol)

Thế nhiệt động đẳng T, đẳng P: ΔG = ΔH − TΔS

Điều kiện để pư tự xảy ra:
ΔS > 0
ΔG < 0
 Dùng ΔG để xét chiều của pư

15

NL tự do Gibbs: G
▪ΔG = A’max

VD: cho pư: aA + bB = dD + eE
Xây dựng biểu thức ΔGo của phản ứng ?

ΔGo = ∑ ΔGos (sp) − ∑ ΔGos (tg)

T =const: ΔG = ΔH − TΔS T  const:

PT Gibbs Helhomzt

16

BT PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic

1. Tính NL Gibbs của pư ở 298 K:
4 HCl(g) +O2 (g) →2 Cl2 (g)+2 H2O(l)
từ các số liệu dưới đây:

HCl(g) O2 (g) Cl2 (g) H2O(l)
186.91 69.91
Sm0 (J K−1 mol−1) −92.31 205.138 223.07 −285.83
fH0(kJ mol−1)
0 0

17

Thế hóa học  PHYSICAL CHEMISTRY 1

Revisited thermodynamic

Là đạo hàm riêng của 1 trong các hàm
đặc trưng (G, H, U…) theo số mol của
cấu tử i khi các thông số tương ứng và
số mol của các cấu tử khác không đổi.

Khi T, P = const  μi = G/ni  là thế đẳng áp mol riêng phần của cấu tử i

Ý nghĩa của :
- Là đại lượng mol riêng phần
- Đặc trưng cho khả năng sinh cơng ngồi
- Đặc trưng cho tính khơng bền của cấu tử: cao → thấp

18

Tính chất của  PHYSICAL CHEMISTRY 1
Revisited thermodynamic

▪ Những PT viết cho thế đẳng áp mol đều có thể viết tương
tự cho hóa thế:

1 mol khí lý tưởng: μi = μ0i(T) + RTlnPi
Pi : as riêng phần của cấu tử i
μ0i(T) : Thế hóa học chuẩn của cấu tử i ở nhiệt độ T, P=1atm

Hỗn hợp khí lý tưởng: μi = μ*i(T,P) + RTlnxi
Thế hóa chuẩn của i nguyên chất: μ*i(T,P) = μ0i(T) + RTlnP

19

Tính chất của 

▪ T,P=const: thế đẳng áp của hệ bằng tổng thế hóa của
các cấu tử tạo thành hệ

G= Gsp - Gtg
 G =   sp -   tg

VD: aA + bB → dD + Ee
 G = dD + eE – (aA + bB)

20