Termochemické zákony

  výpočet reakčního tepla. Entropie, Gibsova energie

Základem termochemie je zákon formulovaný Hessem:

Reakční teplo děje probíhajícího v soustavě látek nezávisí na chemické cestě, nýbrž jen na počátečním a konečném stavu soustavy.

Vyjdeme-li ze stejných výchozích látek dospějeme ke stejným konečným látkám v jednom případě jedinou reakcí a druhém řadou postupných reakcí, musí se součet reakčních tepel postupných reakcí rovnat reakčnímu teplu té jediné reakce.

Reakční teplo chemické reakce je tedy součtem reakčních tepel všech dílčích reakcí.

Za důsledek platnosti Hessova zákona, který bývá také označován jako druhý termochemický zákon, je možno považovat dříve objevený první termochemický zákon, podle něhož je reakční teplo přímé a zpětné reakce je až na znaménko stejné

 Výpočet reakčního tepla

K výpočtům reakčního tepla lze využít tzv. slučovacích nebo spalných tepel. Slučovací teplo látky je reakční teplo reakce, při nichž vzniká jeden mol této látky z prvků. Slučovací tepla prvků (ve standardních stavech) se rovnají nule. V tabulkách nalezneme hodnoty slučovacích tepel ve standardním stavu, což jsou tzv. standardní slučovací tepla .

U organických látek se více používá spalných tepel, neboť se dají poměrně snadno stanovit. Jako spalné teplo označujeme reakční teplo uvolněné při dokonalém spálení jednoho molu látky až na stálé oxidační produkty.

Reakční teplo se tedy rovná součtu slučovacích tepel látek konečných , zmenšenému o součet slučovacích tepel látek počátečních.

Entropie

• temodynamická veličina
• používá se ke kvantitativnímu hodnocení druhé ter. věty
• je to extenzivní veličina (závisí na množství)
• z její změny určujeme, zda je děj možný, či nikoliPři neizotermickém ději je nutno rovnici upravit na diferenciální tvar:Nevratný ireverzibilní děj:Význam entropie:
• DS >
• Vratný reverzibilní děj:
• Při reverzibilním izotermickém ději je změna entropie systému rovna teplu, které systém vyměnil s okolím, dělenému teplotou při niž výměna tepla probíhá.
• je mírou neuspořádanosti soustavy, čím vyšší entropie tím vyšší neuspořádanost (roste při skupenských přeměnách)
• umožňuje předvídat zda děj za určitých podmínek bude probíhat či nikoli. Entropie soustavy při samovolných pochodech stoupá DS = S₂ – S₁ (DS > 0) Nejvyšší hodnoty nabývá v rovnovážném stavu, kdy DS = 0. Pokud je DS < 0 (entropie klesá), děj samovolně neprobíhá.Gibsova energieDF = -p . DV + W_neobj ® Wneobj = DF + p . DV Levou stranu rovnice označujeme jako Gibbsovu energii G. DG = DF + p . DV = DU – T . DS + p . DV = DH – T . DS
• – pochody izotermicko-izobarické, vycházíme ze vztahu: DF = Wobj + W neobj,

entalpie DH

DG = DH – T . DS

Změna Gibbsovy energie představuje maximální neobjemovou práci při izobaricko-izotermickém ději.

Veličiny F a G nazýváme též termodynamické potenciály.

Význam F a G spočívá v určování samovolnosti chem. reakcí.

Smovolné reakce jsou takové u niž se:

• při konstantní teplotě a objemu zmenšuje (uvolňuje) Helmholtzova energie ® DF< 0 [T, V]
• při konstantní teplotě a tlaku se zmenšuje (uvolňuje) Gibbsova energie ® DG < 0 [T, p] Úbytek Gibbsovy energie je mírou ochoty (afinity) výchozích látek reagovat (je hnací silou reakce).
• DG = 0 ® reakce je v rovnováze
• DG < 0 ® reakce proběhne ® je samovolná
• DG > 0 ® reakce za daných podmínek neproběhne