Химическая термодинамика. Введение. Предмет, задачи и разделы физической и коллоидной химии

Введение. Предмет, задачи и разделы физической и коллоидной химии.

Этапы развития физической химии как теоретической основы современной химии. Коллоидная химия как наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Основные понятия и постулаты термодинамики. Первый закон термодинамики. Термохимия. Классификация термодинамических систем. Равновесное состояние системы, его описание. Параметры состояния системы и их классификация. Независимые параметры и функции. Функции состояния и функции процесса. Термодинамические процессы: равновесные, неравновесные, обратимые, необратимые, циклические. Характеристики равновесных и обратимых процессов.

Постулат о существовании температуры (нулевой закон термодинамики.)

Внутренняя энергия системы, теплота, работа, их определение, единицы измерения. Правила выбора знаков теплоты и работы.

Первый закон термодинамики. Аналитическое выражение первого закона термодинамики. Работа расширения идеальных газов в различных обратимых процессах. Энтальпия. Теплоемкость, средняя и истинная теплоемкость. Соотношения между Ср и Су.

Термохимия. Теплота и тепловой эффект химической реакции. Закон Гесса как следствие первого закона термодинамики. Формулировки закона Гесса и следствий из него. Стандартное состояние и стандартные условия, базисные температуры. Выбор стандартного состояния газов и конденсированных фаз. Стандартные энтальпии образования химических соединений. Стандартная энтальпия образования элементов. Стандартные теплоты сгорания и их определение. Стандартные энтальпии химических реакций.

Второй закон термодинамики и его приложения. Фундаментальные уравнения термодинамики. Самопроизвольные и несамопроизвольные процессы, их характеристика. Направление самопроизвольных процессов. Энтропия – мера необратимого рассеяния энергии. Формулировка второго закона в химической термодинамике. Обоснование существования энтропии как функции состояния системы. Математическая запись второго закона термодинамики для обратимых и необратимых процессов. Вычисление изменения энтропии в различных процессах. Энтропия идеального газа. Изменение энтропии при изобарно-изотермическом смешении идеальных газов, парадокс Гиббса. Третий закон термодинамики, постулат Планка. Абсолютные энтропии. Вычисление изменения энтропии в химических реакциях.

Фундаментальные уравнения термодинамики. Объединенное выражение первого и второго законов термодинамики. Понятие о термодинамических потенциалах. Энергия Гельмгольца и энергия Гиббса. Изменения энергии Гельмгольца и энергии Гиббса как термодинамические критерии равновесия и направленности процессов. Связь энергии Гиббса с максимальной полезной работой. Уравнение Гиббса-Гельмгольца и его роль в химии.

Расчет изменения энергии Гиббса и энергии Гельмгольца при протекании

химической реакции по таблицам стандартных термодинамических характеристик веществ.