Енергетика також Термодинаміка - Довідник хіміка 21
Хімія та хімічна технологія
Енергетика також Термодинаміка
Існує два методи синтезу макромолекул полімеризація та поліконденсація. Одна з найбільш важливих областей у вченні про полімеризацію-кінетика реакцій полімеризації-докладно досліджувалася протягом останніх 10-15 років (глава II). Тісно пов'язані з цим питанням проблеми енергетики та термодинаміки таких процесів (глава ІІІ). Все це дозволило задовільно пояснити вплив будови мономеру та умов полімеризації (як гомогенної, так і гетерогенної) на хід полімеризації (і кополімеризації), а також роль каталізаторів, інгібіторів та сповільнювачів у цих реакціях. В даний час цілком вивчені окремі стадії, що становлять сумарний полімеризаційний процес, зв'язок між цими стадіями в процесі полімеризації (або кополімеризації), а також структура полімерів.[c.14]
Нами використано для термодинамічних розрахунків універсальний метод визначення складу рівноважної суміші складної реакції – метод мінімуму енергії Гіббса. При моделюванні рівноважного складу використаний відомий у термодинаміці постулат у тому, що стан термодинамічного рівноваги залежить від шляху хімічних перетворень і визначається лише енергетикою вихідних речовин, і кінцевих продуктів реакцій. Звідси очевидно, що результати розрахунку хімічної рівноваги також повинні залежати від реакційного маршруту.[c.156]
Для вивчення енергетики хімічних та фізико-хімічних процесів, а також для теоретичного аналізу можливості та закономірностей перебігу хімічних реакцій та здійснення технологічних процесів застосовується хімічна термодинаміка.[c.35]
У загальнотеоретичну частину включені питання будови речовини, енергетики такінетики хімічних реакцій, розчинів, окислювально-відновних та електрохімічних процесів, а також огляд властивостей елементів та їх сполук. Розглянуто будову речовини на атомному, молекулярному та надмолекулярному рівні, а також будову кристалів. Викладено загальні закономірності перебігу хімічних реакцій, у тому числі основи хімічної термодинаміки та хімічної кінетики. Велику увагу приділено тепловим ефектам та спрямованості хімічних реакцій, хімічній, фазовій та адсорбційній рівновазі. Викладено кінетика гомогенних та гетерогенних реакцій, ланцюгових та фотохімічних реакцій та основи каталізу. Висвітлено дисперсні системи, колоїдні та справжні розчини, велика увага приділена розчинам електролітів. Розглянуто термодинаміку та кінетику окислювально-відновлювальних та електрохімічних процесів, корозію та захист металів. Виконано огляд властивостей хімічних елементів та їх простих сполук, розглянуто будову та властивості комплексних та органічних сполук.[c.3]
Електростатичні та ковалентні складові інших термодинамічних характеристик розраховують за співвідношеннями Д// - AS T-v) VI АН2 = AGj. Дані термодинаміки утворення молекулярних комплексів йоду з органічними розчинниками та їх складові, розраховані на основі викладених поглядів, представлені в табл. 1.5. Очевидно, що для більшості систем абсолютні значення електростатичних та ковалентних складових багаторазово перевищують величини результуючих функцій і, на відміну від них, чутливіші до природи донора електронної пари. При цьому високого ступеня перенесення електронної щільності (характеризується AG2) відповідає значна величина електростатичного вкладу (до 80% AG2), що визначається ступенем поділу зарядів в комплексі. Якправило, AG, і AGj спрямовані назустріч один одному, і зміна енергії Гіббса реакції в результаті відбиває незначну частину енергетики взаємодії. На основі величин електростатичних та ковалентних складових неважко виявити молекулярні комплекси йоду, для яких перенесення електронної щільності пов'язане з поділом заряду, і ті, де поділ заряду незначний. До першого типу належать комплекси з ефірами, спиртами, амінами, амідами, сульфоксидами. До другого - з бензолом, толуолом, ксилолом та їх похідними. У поєднанні з іншими характеристиками такий підхід дозволяє глибше зрозуміти природу зв'язку у молекулярних комплексах. Разом з тим, при аналізі необхідно враховувати також і структурні особливості реагентів і комплексу. До таких об'єктів можна віднести макроциклічні сполуки.[c.19]
П'єр Дюгем (1861—1916), французький фізик, з 1895 р. професор Бордо зробив оригінальний внесок у розвиток фізичної хімії, застосувавши основні принципи термодинаміки до хімічних процесів. Воістину новаторськими були його праці Термодинамічний потенціал і його застосування до хімічної механіки (1886) і Термодинаміка і хімія (1902) він був одним з найбільш переконаних прихильника енергетики Дюгем був також пристрасним істориком фізики, але не завжди відрізнявся об'єктивністю, як про це в 1913 р. працю у кількох томах Система світу, історія космогонічних навчань від Платона до Коперника. Для епістемології цікавить його Фізична теорія (1906)[c.403]
Предмет термодинаміки. Термодинаміка є наукою, що вивчає зв'язок між тепловою та іншими видами енергії. У вузькому значенні - це вчення про взаємний зв'язок теплоти та роботи. У більш щирому трактуванні термодинаміка охоплює всі види енергії та їхвзаємні перетворення, чому її іноді називають також енергетикою. Однак необхідно відзначити, що теплота все ж таки відіграє першочергову роль в енергетиці процесів, що протікають у фізичних та хімічних системах.[c.160]
Енергетика взаємних перетворень систем із різними координаційними числами вивчена порівняно мало. Є підстави вважати, що відмінності в енергії систем з різними координаційними числами (6) невеликі [1] відомо також, що в рідкій фазі частинки з координаційними числами 5, 7 або 8 є кінетично лабільними [1, 2, 5]. Однак це жодною мірою не є загальним правилом. У всякому разі міркування, засновані виключно на термодинаміці, у застосуванні до твердої фази, до якої належить найбільша кількість даних, можуть виявитися помилковими. З огляду на особливостей твердого стану що у ньому структури визначаються переважно кінетичними, а чи не термодинамическими чинниками це особливо належить до численним кластерам, де незвичайні координаційні числа зустрічаються дуже часто [1].[c.349]
Експериментальний та описовий підходи чергуються з поясненнями та теоретичними обговореннями. Найбільш уживані уявлення про енергетику, динаміку та будову вводяться в частинах тексту, присвячених викладу експериментальних фактів, потім вони застосовуються до найпростіших випадків, досліджуються теоретично, розглядаються знову у застосуванні до інших систем і знову обговорюються в тексті, повторюються у вправах і зустрічаються що відносяться до наступного матеріалу. Крім кількісних методів стехіометрії, термодинаміки, кінетики та структурного аналізу, постійно використовуються уявлення таких якісних підходів, як теорії кислот та основ, теоріїокислювально-відновних реакцій, а також уявлення про електронну будову речовини. Все це робиться з метою підкреслити, що хімія так само ґрунтується на суворих розрахунках, як і на інтуїтивних узагальненнях. Студентам дуже важливо зрозуміти.[c.13]
Сукупність цих шести змінних лежить в основі сучасного трактування енергетики хімічних систем, особливо на базі термодинаміки. Усі вони зведені у табл. 26.1, де також надано їх визначення.[c.326]
Предмет термодинаміки. Термодинаміка є наукою, що вивчає зв'язок між тепловою та іншими видами енергії. У вузькому значенні - це вчення про взаємний зв'язок теплоти та роботи. У ширшому трактуванні термодинаміка охоплює всі види енергії та їх взаємні перетворення, чому її іноді називають також енергетикою. Однак необхідно відзначити, що теплота також відіграє першу роль в енергетиці процесів, що протікають у фізичних та хімічних системах. І дійсно, на практиці в більстві випадків ми маємо справу з процесами, які прямо чи опосередковано пов'язані з тепловими явищами.[c.113]
Хімічна термодинаміка. Енергетика хімічних реакцій вивчається у межах розділу хімії, що називається хімічної термодинамікою. Разом із вченням про будову речовини та хімічну кінетику хімічна термодинаміка утворює теоретичну основу всієї сучасної хімії. Вона дозволяє визначати напрямок і повноту протікання мимовільних хімічних реакцій, і навіть витрати енергії, необхідних реалізації тих реакцій, які мимоволі йти що неспроможні.[c.40]
Хімічна термодинаміка розглядає енергетику хімічних реакцій, хімічну спорідненість, фазові та хімічні рівноваги, залежності термодинамічних властивостей речовин від їх складу таагрегатного стану. Основною особливістю термодинамічного підходу є те, що він враховує лише початковий і кінцевий стан речовин і зовсім не враховує можливі шляхи переходу, а також швидкості перебігу процесів. У термодинаміці використовується поняття термодинамічна система. Вона представляє ізольовану частину простору, що містить тіло або сукупність тіл з більшим числом частинок, для якої можливий масо-і теплообмін. Хімічна система, в якій можуть протікати хімічні реакції, - окремий випадок термодинамічної системи. Система називається ізольованою, якщо для неї відсутній масо- та теплообмін з навколишнім середовищем. Однофазна система називається гомогенною, багатофазна система - гетерогенною. Реакції, що протікають у всьому обсязі гомогенної системи, називаються гомогенними реакціями, що протікають на межі поділу фаз гетерогенними.[c.148]
Слід також відзначити відмінність знаків теплових ефектів, прийнятих у термохімії та термодинаміці. Термохімія розглядає енергетику процесів з погляду їхнього спостерігача, тобто позитивним знаком відзначає виділення тепла при реакціях. Навпаки, термодинаміка розглядає процеси з погляду збільшення чи зменшення запасу енергії у самих речовинах і позитивним знаком відзначає поглинання тепла. Тому при користуванні довідниками необхідно насамперед встановити систему позначень, що проводиться в них. У цій книзі прийнято термохімічну систему.[c.54]
Інше коло проблем, яке нас цікавитиме, — це енергетика та ефективність утилізації енергії. Тут також є тенденція проводити обговорення цих питань у рамках кінетичних моделей. А це призводить до припущення, що молекула в ході транспорту має долати тертя,звідки і виникає поняття внутрішньої роботи. Так само справа при розгляді м'язового скорочення. При оцінці к. п. д. сума внутрішньої роботи та решти роботи пов'язується з витратами енергії. Цей розрахунок зазвичай включає як стехіометричні співвідношення, так і ентальпію реакції - енергетичний параметр, який отримується в дослідах з калориметричною бомбою. І в цьому випадку аналіз стає значно зрозумілішим з позицій нерівноважної термодинаміки.[c.12]
Для розуміння процесів перетворення енергії у біологічних системах необхідно розглянути деякі основні поняття термодинаміки. У той час як перетворення молекул відбуваються відповідно до хімічних законів, сама можливість здійснення цих перетворень і повнота їхнього перебігу залежать від кількості енергії, що отримується системою. Для вивчення енергетики процесів залучають термодинаміку, основні тези якої виражені у першому та другому законах. Закони термодинаміки дозволяють передбачити напрямок хімічних процесів, тобто зрозуміти, чи буде реакція проходити зліва направо або праворуч наліво (відповідно до того, як вона записана), а також з'ясувати, чи можна використовувати дану реакцію для здійснення корисної роботи або для здійснення реакції потрібно енергію, яка повинна поставлятися якимось зовнішнім джерелом. Основні початки термодинаміки формулюються за допомогою[c.323]
Нерівноважна термодинаміка – порівняно молода наука. Її основи були закладені в 1931 р. Ларсом Онсагером у його широко відомих роботах, які сьогодні вважаються класичними. Ця теорія, як і її класичний попередник (рівноважна чи оборотна термодинаміка), носить передусім феноменологічний характер, хоча основа теорії — звані співвідношення взаємностіОнсагера - нині підтверджені статистичними методами, у яких використовується гіпотеза мікроскопічної оборотності. У книзі обговорюються лише макроскопічні основи теорії. Подібний підхід до нерівноважної термодинаміки аналогічний до суворого викладу класичної теорії поля (механіки континууму, електродинаміки), за допомогою якої можна отримати єдиний опис механічних, електродинамічних і термічних явищ. Без перебільшення можна сказати, що результати, отримані в нерівноважній термодинаміці, необхідні фізику, фізико-хіміку, енергетику, досліднику плазми, інженеру-хіміку, який має справу з процесами хімічного виробництва, досліднику кінетики реакцій, а також біофізику та біологу. Широка сфера застосування незворотної термодинаміки пояснюється тим, що в природі всі макроскопічні процеси незворотні.[c.22]
Прогнозування швидкості хімічних реакцій методом лінійних кореляцій нині широко застосовується у органічної хімії [16,56]. Будучи, по суті, напівелширичним методом, він, однак, обґрунтовується рядом теоретичних припущень, що об'єднуються як принцип лінійних співвідношень вільних енергій (ЛССЕ). У загальному вигляді принцип ЛССЕ має на увазі існування лінійних кореляцій меладу термодинамічних величин, що характеризують систему і параметрами, що визначають швидкість реакції. Оскільки, однак, термодинаміка хімічних взаємодій визначається енергетикою та ймовірностями переходу електронів, то принцип ЛССЕ також має на увазі лінійні кореляції кінетичних констант із квантовохімічними характеристиками учасників реакції (див. розділ VI. 1). Нижче викладається застосування до проблеми прогнозування та підбору гетерогенних каталізаторів більш простих кореляційних залежностей, аналогічнихвідомим рівнянням Бренстеда, Гамметта - Тафта та Поляні-Воєводського - Семенова.[c.144]
Дивитися сторінки де згадується термінЕнергетика також Термодинаміка :[c.6] [c.383] [c.190] Біохімія Том 3 (1980) - [c.0]