Chương 3: Nguyên lí 1 và 2 nhiệt động lực hóa học

Hệ mở

trao đổi chất và năng lượng với môi trường

Hệ kín

Trao đổi năng lượng với môi trường

Hệ cô lập

không trao đổi chất và năng lượng với môi trường

Hệ là

1 phần của vũ trụ, không bao gồm môi trường xung quanh

Nguyên lí 1 nhiệt động lực hóa học

Năng lượng không tự sinh ra, không tự mất đi, mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác
=> năng lượng được bảo toàn

Đơn vị NL

1cal = 4,184J

NH₄NO₃ hòa tan trong nước

thu nhiệt, làm túi chườm lạnh

CaCl₂ hòa tan trong nước

tỏa nhiệt → làm túi chườm nóng

Định luật Hess

hiệu ứng nhiệt của 1 pư hóa học chỉ phụ thuộc vào chất ban đầu và sản phẩm, không phụ thuộc vào đường đi và quá trình

Nguyên lý 2 nhiệt động lực hóa học

trong bất kì quá trình tự phát nào, entropy của hệ đều tăng lên (đối với hệ cô lập)
Hệ hở → phải xét tới entropi_{vũ trụ} = entropi_hệ + entropi_{môi trường}

QT tự xảy ra theo chiều thuận

không tự xảy ra theo chiều nghịch

QT tự xảy ra ở nhiệt độ này

có thể không tự xảy ra ở nhiệt độ khác

Entropy

đo sự hỗn loạn của hệ

Phân tử càng cồng kềnh, càng lớn

càng hỗn độn → entropy càng lớn

Công thức tính entropy

S=q/T = klnW 
với k là hằng số Boltman: 1,38.10^-3

W là số lượng vi trạng thái

Entropy vũ trụ

= Entropy_hệ + Entropy_{môi trường}

Entropy_{môi trường}

= delta H/T

Entropy_{vũ trụ} tăng

với các QT tự xảy ra không thuận nghịch

Entropy_{vũ trụ} không đổi

với các QT tự xảy ra thuận nghịch

QT phân giải các chất trong cơ thể người

chất phức tạp → nhiều chất nhỏ → entropy tăng

QT tổng hợp các chất trong cơ thể người

Nhiều chất đơn giản → chất phức tạp → entropy giảm

Tính nhiệt cháy tiêu chuẩn

các hệ số trên phương trình phải là số nguyên tối giản

Tính nhiệt tạo thành chuẩn

hệ số của chất đó bằng 1, được tạo thành từ các đơn chất bền

Phản ứng thu nhiệt và giảm entropy

không tự xảy ra ở bất kì nhiệt độ nào

Entropi là

thước đo xác suất trạng thái của hệ (do W là số lượng vi trạng thái)

Entropi chỉ phụ thuộc

vào chất phản ứng và sản phẩm, không phụ thuộc vào đường đi (do là hàm trạng thái)

Entropi có thuộc tính toàn phần

giá trị của nó phụ thuộc vào lượng chất (lượng chất giảm đi 1 nửa → entropi cũng giảm đi 1 nửa)

Trong thực tế, tất cả các quá trình bất thuận nghịch trong tự nhiên

đều là các quá trình tự xảy ra

Tất cả các quá trình sinh công có ích

Đều là các quá trình tự xảy ra

Trong thực tế, khi deltaG⁰ >0, chỉ có thể kết luận

phản ứng không thể tự xảy ra ở điều kiện chuẩn (điều kiện đang xét)