Vì iôn Li có r bé nhất nên liên kết bền hơn với các phân tử nước hiđrát hóa do đó iôn Li có năng lượng hiđrát hóa lớn hơn,thếkhử âm hơn các kim loại kiềm khác
các kim loại kiềm có đọ dẫn điện cao nhưng vẫn kém các im loại như Cu Au Ag Điều đó có mâu thuẫn gì không khi so sánh các hoạt tính hóa học của các kim loại kiềm của các kim loại kiềm với các kim loại trên.Giải thích ngyuên nhân?
vai trò của NaF và KCL trong quá trình điện phân NaCl nóng chảy để điều chế Na kim loại
Chính xác là 25% NaF và 12% KCl ở t0 : 610 - 650 0C Tôi nghĩ dùng để hạ nhiệt độ nóng chảy , vì nhiệt độ nóng chảy của NaCl là 800 0C
Còn về tính dẫn điện của kim loại kiềm phù hợp với thuyết vùng : khi kim loại kiềm chưa lấp đầy được obitan 1s . Nó phù hợp với khối lượng riêng của kim loại kiềm nhỏ hơn Ag , Cu , Au nên làm giảm số hạt mang điện tích . ví dụ như : Số nguyên tử có trong 1 cm3 giảm từ 4,6 .10^22 ở Li đến 0,85 .10^22 còn ở bạc là : 5,6 . 10^22
chính xác hạ nhiệt độ từ 800 độ xuống khoảng 400 đến khảng 500 độ còn về tính dẫn điện bạn trả lời gần đúng
chậc chậc… mong bạn xem lại cho… DDT viết cái chuyện này nhiều mà…
Có ai có bảng số liệu về các hằng số Cân bằng trong dung dịch và Thế điện hoá ko :chabit ( ,send link cho thằng em với ^^ ! Thanks nhiều !
Hôm nay rãnh không có gì làm… sưu tầm vài bài viết của mấy đại ka post lên cho các bạn tham khảo ^ ^ :tantinh (
Trong bất kì phản ứng hoá học hay quá trình biến hoá vật lí nào của chất ( bay hơi, hoá lỏng, v.v…) đều kèm theo hiện tượng phát ra hay thu vào nhiệt. Lượng nhiệt đó gọi là nhiệt phản ứng. Những phản ứng giải phóng ra nhiệt được gọi là phản ứng toả nhiệt. Những phản ứng lấy nhiệt từ môi trường được gọi là phản ứng thu nhiệt.
Có 2 cách biểu diễn các phản ứng:
- Cách cũ ( ai thik dùng đồ sida thì dùng ^^ ) : toả nhiệt là +Q, thu nhiệt là –Q.
- Còn ngày nay người ta đã đổi mới và sử dụng một cách biểu diễn tiện lợi và thống nhất hơn là ΔH. ( Giải thích thêm về Δ: đọc là delta, là kí hiệu của độ biến thiên. Nói chung Δ = cuối - đầu. Ví dụ: ΔH = H cuối – H đầu ΔS = S cuối – S đầu , v.v…) Như vậy ΔH của phản ứng có nghĩa là độ biến thiên nhiệt năng, từ đó ta suy ra:
- ΔH < 0: ~~> H cuối < H đầu ~~> phản ứng đã toả nhiệt.
- ΔH > 0: ~~> H cuối > H đầu ~~> phản ứng đã thu nhiệt.
Ví dụ :
Phương trình hoá học được ghi thêm lượng nhiệt thu vào hay toả ra được gọi là phương trình nhiệt hoá học. Do quá trình biến đổi trạng thái vật lý cũng cũng toả hay thu nhiệt cho nên ta phải ghi rõ trạng thái của các chất trong phản ứng.
H2(k) + 0,5 O2(k) = H2O(l) (1) ΔH = - 285 kJ
H2(k) + 0,5 O2(k) = H2O(k) (2) ΔH = - 241,8 kJ
Sở dĩ có sự khác nhau trong nhiệt phản ứng là do để H2O(l) chuyển thành khí cần hấp thụ thêm năng lượng. Do đó lượng nhiệt toả ra ở phản ứng 2 ít hơn.
Cách tính nhiệt phản ứng: Các cách tính nhiệt phản ứng đều dựa chủ yếu vào định luật Hess (đọc là Hét xờ ^^): ( viết ra để đọc cho dzui, khuyến cáo là nghe phần giải thik của tui dễ hiểu hơn ^^): Hiệu ứng nhiệt của một phản ứng hoá học chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu của các chất phản ứng và trạng thái cuối của sản phẩm phản ứng, không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian, nghĩa là không phụ thuộc vào con đường đi từ trạng thái đầu tới trạng thái cuối.
Áp dụng: Ta chỉ việc coi hai vế của phương trình hóa học như hai vế của phương trình toán học, khi đó ta thao tác như với phương trình toán ( nghĩa là cộng 2 vế, trừ 2 vế, bỏ các phần giống nhau ở hai vế,v.v…)
Từ graphit ta có thể điểu chế CO2 theo hai cách:
C(graphit) + O2(k) = CO2(k) (1) ΔH 1
hoặc
C(graphit) + 0,5O2(k) = CO(k) (2) ΔH 2
CO(k) + 0,5O2(k) = CO2(k) (3) ΔH 3
Giờ hãy quên bác Hess đi và nghe lời tui. Ta cộng trừ các vế của 3 phương trình trên như với phương trình toán, ta sẽ có (1) = (2) + (3) ~~> lấy giấy ra tự làm đi. Tương ứng: ΔH(1) = ΔH(2) + ΔH(3) Từ nay tất cả các phép tính về ΔH sẽ dựa chủ yêú vào cách này.
Chú thích: Nhiệt tạo thành của 1 chất: là nhiệt của phản ứng tạo thành ra 1 mol chất đó. Với các đơn chất ở dạng bền thì nhiệt tạo thành được coi là bằng không. Ví dụ: Nhiệt tạo thành của O2 là 0 Nhiệt tạo thành CO chính là nhiệt của phản ứng C(graphit) + 0,5 O2(k) = CO(k)
Thực hành: Đây là loại bài tập cơ bản và thường gặp nhất của phần này:
Tính ΔH của phản ứng đốt cháy metan: CH4(k) + 2 O2(k) = CO2(k) + 2 H2O(k) Biết nhiệt tạo thành của : CH4(k) là -74.8 kJ (1) CO2(k) là -393 kJ (2) H2O(k) là -242 kJ (3)
Gợi ý: Để làm được bài trên ta cần biến đổi các phương trình 1,2,3 rồi cộng trừ các vế hợp lý nhằm xuất hiện phương trình . Coi như một phương trình toán thực thụ ta có thể có biến đổi được như sau:
- Đổi 2 vế của một phương trình hoá học cho nhau, đồng thời đổi dấu của nhiệt phản ứng.
- Nhân cả phương trình lên với một số nguyên, khi đó, nhiệt của phản ứng cũng phải nhân lên với số đó.
Đáp số: - 802,0 kJ.
giờ đến phần đc xem là một trong nhứng phần đọc khó hiểu nhất trong Nhiệt Động Học : Entropy . I/SỰ TỰ DIỄN BIẾN CỦA CÁC QUÁ TRÌNH : 1/Khái niệm chung : Sự tự diễn biến của một phản ứng hoá học ( hay biến đổi vật lý) là sự biến đổi theo một chiều tự nhiên trong những điều kiện riêng biệt mà " Không Cần " cung cấp năng lượng liên tục từ bên ngoài . Ví dụ : Sự tan chảy của nước đá ở nhiệt độ phòng , sự han rỉ của thanh sắt trong không khí …
Ngược lại với quá trình tự diễn biến tất nhiên là quá trình ko tự diễn biến . Chẳng hạn sự phân huỷ Ozon thành nguyên tử Oxi và phân tử Oxi ( phản ứng chỉ tự xảy ra khi có sự tác dụng liên tục của các photon của ánh sáng Mặt trời có bước sóng ~ 280 - 310 nm.
Một phản ứng tự diễn biến có thể xảy ra nhanh hay chậm hoặc cũng có thể là vừa phải . Điểm đáng nói ở đây là sự khác nhau giữa tốc độ phản ứng và sự tự diễn biến ,tốc độ của một phản ứng tự diễn biến không liên quan nhiều đến khả năng tự diễn biến .
2/Hai yếu tố quy định sự tự diễn biến : A/Năng lượng : Theo như các quan sát hàng ngày thì các quá trình tự nhiên tự diễn biến theo chiều giảm năng lượng . Ví dụ : tay thả hòn bi thì nó tự rơi xuống đất , …
Cho đến cuối thế kỉ 19 thì khi khái quát hoá các dữ kiện thực nghiệm về nhiệt độ của các phản ứng hoá học thì người ta thấy rằng : Ở nhữnng điều kiện nhiệt độ không đổi , chỉ những phản ứng toả nhiệt ( Delta H < 0 ) thì mới có khả năng tự diễn biến còn với những phản ứng thu nhiệt (Delta H > 0 ) thì không tự diễn biến - tức là chỉ xảy ra với điều kiện phải cung cấp năng lượng từ môi trường bên ngoài cho hệ. Từ đó người ta cho rằng : Nhiệt của phản ứng là tiêu chuẩn đánh giá cho khả năng tự diễn biến của các quá trình biến đổi . Và Bectolơ ( Berthelot- Nhà khoa học Pháp ) đã phát biểu nguyên lí sau : Các phản ứng hoá học chỉ tự diễn biến theo chiều toả nhiệt ( Nguyên lí Bectolơ ) Tất nhiên là các Nguyên lí này sai lầm rồi ( nếu ko thì chúng ta còn bàn thêm về cái Entropy gì gì đó làm gì ).Thực tế là tuyệt đại Đa Số ( >90%) thì các quá trình tự diễn quanh ta là các quá trình toả nhiệt và còn kinh hơn là trên 95 các hợp chất Vô cơ đc tạo thành trong các phản ứng toả nhiệt .Tuy là nhiều vậy nhưng vẫn chưa đến đc 100 => Có nghĩa là còn có những quá trình tự diễn là các quá trình thu nhiệt ( Delta H > 0 )Ví dụ như : Ở nhiệt độ phòng thì nước tự bay hơi : H2O(l)—>H2O(k) Delta H =44kJ Hay phản ứng tự phân huỷ sau : N2O3—> NO2 + O2 Delta H= 40,58kJ Nói chung thì ví dụ về phản ứng tự diễn biến mà thua nhiệt thì khá nhiều ( các bạn tự tìm hiểu thêm [) Qua đó ta có thể thấy , không hẳn đã là phản ứng tự diễn biến thì cứ phải toả nhiệt ,do đó ta đi đến kết luận thứ nhất như sau : Năng lượng không phải yếu tố quy định sự tự diễn biến của quá trình do đó dấu của Delta H phản ứng không cho phép tiên đoán chiều tự diễn biến của 1 quá trình
B/Sự mất trật tự : Ta thử quan sát coi các hiện tượng sau tự diễn ra theo chiều nào :
-
Ta đánh rơi cái đĩa xuống sàn nhà thì cái đĩa vỡ choang –> Tan tành thành nhiều mảnh ( hix , mẹ mà biết thì die )
-
Mở một bộ bài Tú lơ khơ (mới mua, còn mới cóong )thì thấy là trong đó các quân bài (54 quân )đc sắp xếp theo một thứ tự nhất định , thường là : A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 J Q K rồi đến các chất Cơ Rô Chuồn Bích , và cuối cùng là 2 con Phăng đúng ko ( cái này thì các bạn đừng quan tâm , tôi chỉ nói thứ tự thế cho vui tí thôi - chỉ cần biết là bài mới mua thì các quân bài xếp theo 1 thứ tự nhất định rồi đúng ko ?- tức là ta hiểu ở đây là :"Cỗ Bài Đc Xếp Với Trật Tự Rất Cao ". ) Tiếp nhé , khi ta xáo các là bái hoặc cầm tung cả cỗ bài lên thì thấy rằng sau đó cỗ bài đc sắp xếp theo một trật tự ko xác định , rất lộn xộn - nói chung là " Vô Cùng Mất Trật Tự " . Nếu bạn không phải nhà Ảo Thuật thì tôi đố bạn tung bài lên mà nó vẫn giữ đc trật tự sắp xếp cao ( tức là không bị xáo trộn lung tung đó ) Qua 2 ví dụ đó ta có vài nhận xét như sau : Nếu ta không xếp các mảnh vỡ sứ của cái đĩa lại rồi dán lại , hoặc ko sắp xếp lại các con bài theo trật tự lúc đầu ( tức là nếu ta không tác dụng công vào các vật đó ) thì đừng có mong thấy chúng trở lại vị trí trật tự cao như ban đầu ( cái đó chỉ là nằm mơ thôi ) Trên đó là 2 ví dụ đơn giản mà ta thường thấy trong cuộc sống , còn bây giờ chúng ta đi xem xét kĩ hơn về các quá trình biến đổi Hoá học ( hay vật lý ) - Ta thấy là các quá trình tự diễn biến tự biến đổi từ trạng thái Trật tự sang trạng thái Vô Trật tự . Cụ thể hơn tí là :
-
Sự biến đổi pha , ví dụ như từ Pha rắn sang Pha Lỏng làm cho các tiểu phân đc sắp xếp có trật tự định hướng trong mạng tinh thể sang sự chuyển động hỗn loạn trong phan lỏng và càng hỗn loạn trong pha khí ( nếu chuyển tiếp lỏng thành khí )
-
Sự Hoà tan làm cho các tiểu phân trong tinh thể rắn và lỏng nguyên chất trở thành các ION khuyếch tán trong dung dịch .
-
Trong các phản ứng hoá học thì một số ít mol tinh thể hay một số ít mol chất lỏng - hay khí chuyển sang nhiều mol chất khí hơn và các ION khuyếch tán .
=> Từ các quá trình trên ta thấy : Sự biến đổi theo chiều mất trật tự là một trong 2 yếu tố quy định sự tự diễn biến cuả quá trình . Do đó : Nếu muốn tiên đoán một quá trình có tự diễn biến hay không thì ta cần xét cả 2 yếu tố : Sự giảm Năng Lượng và Sự Mất Trật Tự của hệ -Có Khi 2 yếu tố này tăng cường lẫn nhau ( Quá trình vừa giảm năng lượng vừa tăng độ mất trật tự . Có khi 2 yếu tố này cản trở nhau , một thằng giảm còn một thằng tăng. Nên kết quả cuối cùng tuỳ thuộc vào độ lớn của 2 thằng , mà sau này ta sẽ biết theo công thức tính năng lượng tự do Gibbs Bây giờ quay trở lại với Vấn đề mà chúng ta đang cố gắng tìm đến - Entropy. ENTROPY- THƯỚC ĐO ĐỘ MẤT TRẬT TỰ CỦA HỆ 1/Entropy và Độ mất trật tự : Ta quay lại với Ví dụ Cỗ bài mới mua vừa nêu trên , ta thấy rằng trong cỗ bài mới mua cách sắp xếp các bộ bài theo một “trật tự nhất định Cao” là rất ít . Nhưng khi ta tung cỗ bài lên và các quân bài xáo trộn vào nhau thì theo như các nhà Khoa học tính toán - có khoảng 10^68 cách sắp xếp các quân bài ( tất nhiên trong đó có cách sắp xếp theo trật tự nhất định cao ) nhưng khả năng cho mỗi sự sắp xếp là ngang nhau . Qua Nhiều Nghiên Cứu thì các nhà Khoa học lại có thêm một Nhận xét mới : Trong các quá trình biến đổi thì sự diễn biến từ trạng thái trật tự sang trạng thái mất trật tự đều do cùng 1 nguyên nhân - Trạng thái mất trật tự có nhiều khả năng sắp xếp hơn trạng thái trật tự . Vào thế kỉ 19 nhà bác học Đức - R.Claođiuyt đã đem vào Nhiệt Động học một Hàm Trạng Thái đề đo Mức độ Vô Trật tự của Hệ ,đó là hàm trạng thái Entropy. Giữa hàm trạng thái Entropy (Kí hiệu : S)và số cách sắp xếp ( tạm kí hiệu là : P ) Có mối liên hệ đc biểu thị bởi Công thức Bonman (BoltZmann) như sau : S = k x lnP ( ln là Logarit cơ số e ) k là một thông số cơ bản của tự nhiên gọi là Hằng Số Bonman : k = R/No Với : R là hằng số khi = 8,314 J/K.mol ( K đây là nhiệt độ Kelvin) No là số Avôgadro N = 6,02 x 10^23 /mol ==> k = 1,38 x 10^-23 J/K
P : Biểu thị số khả năng ( Số cách thức ) mà các nguyên tử , phân tử hay ION đc xếp ở một trạng thái đã cho ( Với tổng năng lượng không thay đổi ) Vì P không có thứ nguyên nên Entropy S có đơn vị là J/K( Jun/Độ K Công thức trên cho biết là nếu cách sắp xếp càng ít thì Entropy càng bé .
2/ Entropy và Nguyên Lý thứ 3 của Nhiệt Động Học : Entropy của một chất nguyên chất có cấu tạo tinh thể hoàn hảo ở 0 độ K ( độ Không tuyệt đối ) có giá trị bằng 0 . Thế nên giải quyết luôn bài tập trên là Entropy của các chất đó bằng nhau và bằng 0 .
- Cần nhớ rằng không thể xác định đc các giá trị tuyệt đối của Entalpy H mà chỉ xác định đc sự biến đổi Entalpy Delta H . Nhưng có thể xác định đc giá trị tuyệt đôí của Entropy của 1 chất ở bất kì Nhiệt độ nào khác 0 độ K .
+Ta thường so sánh giá trị Entropy của các chất ở điều kiện chuẩn ( nghĩa là dưới áp suất 1atm đối với chất khí và nồng độ 1M với dung dịch ở nhiệt độ 298K =25 độ C ) . Và vì Entropy cũng như các đại lượng Nhiệt động khác , phụ thuộc vào lượng chất nên ta quy Entropy về 1 mol chất tức là Mol Entropy chuẩn , kí hiệu là S* ( Sorry tí là các bạn thay dấu * bằng số 0 nhé ) đối với đơn vị là J/K.mol
- Ta có thế thấy Entropy là 1 tính chất của Hệ, cũng tương tự như Nhiệt độ ,Áp suất , Nội năng , Entalpy …Như ta đã biết Áp suất khí là do sự va chạm của các phân tử khí lên thành bình gây , Nhiệt độ là 1 tham số thể hiện động năng trung bình của các phân tử .Nội năng là động năng và thế năng của tất cả các nguyên tử , phân tử ,electron , hạt nhân chứa trong hệ … Còn Entropy , nó chính là thước đo độ mất trật tự - độ hỗn loạn của các phân tử trong hệ . Cũng như Entalpy , sự biến đổi Entropy chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của Hệ : Delta S= S cuối - S đầu . 3/Tiên đoán sự biến đổi Entropy đối với 1 số quá trình . 1/ CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA : Các quá trình nóng chảy , bay hơi , thăng hoa , phân ly …đều kèm theo sự tăng Entropy của các chất khảo sát ( tính vô trật tự tăng lên ,cái này thì khỏi giải thích gì cho mất công nhỉ )
2/SỰ THAY ĐỔI NHIỆT ĐỘ : Sự tăng Nhiệt độ của Hệ khảo sát dẫn đến sự tăng cường chuyển động của các phân tử làm xuất hiện nhiều hình thức chuyển động mơí của phân tử ( Ví dụ chuyển động Dao động , chuyển động Quay … )làm tăng thể tích , giảm sự sắp xếp chặt chẽ …Dẫn tới sự tăng Entropy của hệ . Ngược lại sự giảm Nhiệt độ thì làm giảm Entropy của hệ . Những vấn đề này thì ta đọc qua vật lý lớp 10 cũng có thể hiểu đc sơ qua đúng ko ???
3/SỰ THAY ĐỔI THỂ TÍCH : Khi thể tích của một chất khí tăng lên các phân tử có thể chiếm nhiều vị trí hơn do đó có sự sắp xếp hỗn loạn ( Ngẫu nhiên ) hơn là khi các phân tử ở gần nhau trong 1 thể tích nhỏ hơn => Entropy tăng .
4/KHI TRỘN LẪN CÁC CHẤT MÀ KHÔNG CÓ PHẢN ỨNG HÓA HỌC : a/Sự trộn lẫn các khí làm tăng Entropy của hệ : Chẳng hạn ta có 1 hệ cô lập gồm 2 chất khí không tác dụng đc với nhau ( cho là 2 thằng khí trơ Ar và He đi nhé ) . 2 thằng khí này đc ngăn cách với nhau bởi 1 màng ngăn . Bỏ màng ngăn ra , các khí tự trộn lẫn với nhau và sau 1 thời gian thì cả 2 khí đều đã đc phân bố đều ở trong toàn thể tích của hệ .Các khí bị ngăn cách có trật tự cao hơn là sau khi bỏ màng ngăn : trong một thể tích lớn hơn mõi phân tử khí có thể chiếm nhiều vị trí hơn ,có nhiều khả năng xoay hướng hơn ,mất trật tự hơn ===>Có Entropy lớn hơn ! Ok ?
b/Sự hòa tan các muối trong dung dịch làm tăng Entropy của hệ : Giải thik thì các bạn tự giải thik nhè ! Cứ lấy ví dụ ra là thấy rõ nhất !!!
5/TĂNG SỐ TIỂU PHÂN : cũng làm tăng Entropy của hệ.
6/ẢNH HƯỞNG CỦA KÍCH THƯỚC NGUYÊN TỬ VÀ ĐỘ PHỨC TẠP CỦA PHÂN TỬ : Sự biến đổi Entropy của các chất cùng pha phụ thuộc vào 2 cái này đó .
- Đối với các đơn chất trong cùng một nhóm của bảng HTTH thì Entropy tăng từ trên xuống dưới theo chiều tăng của bán kính nguyên tử .
+Đối với các hợp chất tương tự trong một nhóm thì Entropy cũng tăng từ trên xuống dưới theo chiều tăng bán kính nguyên tử .
- Đối với các hợp chất Entropy tăng theo độ phức tạp hóa học , tức là tăng theo số nguyên tử trong hợp chất ION cũng như hợp chất cộng hoá trị khi chúng cùng trạng thái vật lý .
+Sự biến đổi Entropy tùy thuộc vào các kiểu chuyển động khác nhau của các nguyên tử ( hay ION ) trong hợp chất , do đó có sự khác nhau về số cách phân bố năng lượng .
4/ Xác định sự biến đổi Entropy (Delta S ) đối với các quá trình chuyển pha thuận nghịch : RẮN <—> LỎNG LỎNG<----> HƠI … Với các quá trình chuyển pha kia thì ở nhiệt độ không đổi Delta S đc tính theo công thức : Delta S = Nhiệt chuyển đổi / Nhiệt độ ở đó xảy ra sự biến đổi = Q/T ( T=const )
Viết thế thì đúng là khó hiểu quá nhi , ta đến với 1 bài tập cụ thể vậy : Entalpy nóng chảy của nước đá là 6,02 KJ/Mol ở 0 độ C ( 273 K) . Tính sự biến đổi Entropy đối với sự nóng chảy của nước đá ở 0 độ C và sự biến đổi Entropy đối với sự đông đặc của H2O lỏng thành nước đá ở 0 độ C BÀI GIẢI : a/ Quá trình biến đổi tử trạng thái rắn sang lỏng là quá trình thu nhiệt ( Rõ là thế ) do đó Entalpy nóng chảy Delta Hnc > 0 . Lưu ý 1 tí là đơn vị của Delta Hnc là KJ/mol nên ta chuyển sang 10^3 J/mol ( Cái này ko cẩn thận là die khi làm bài tập đó ) Delta S = Delta Hnc / T = 6,02 x 10^3 : 273 = 22 J /K.mol b/ Tương tự nhé .
VỀ VẤN ĐỀ XÁC ĐỊNH SỰ BIẾN ĐỔI ENTROPY ĐỐI VỚI CÁC PHẢN ỨNG HÓA HỌC THÌ MÌNH KHÔNG NÓI NỮA ( CŨNG TƯƠNG TỰ ENTALPY THÔI MÀ )
Sau đây tôi xin tiếp tục hoàn thành nốt phần lý thuyết của topic này với bài viết về Nhiệt động hoá học, gồm:
-
Hai nguyên lý của Nhiệt động học. -
Có một công thức không bao giờ quên: ΔG = ΔH + T . ΔS
Phần 1: Hai nguyên lý của nhiệt động học
-
Nguyên lý thứ nhất ( hay anh em ta vẫn hay gọi là Định luật bảo toàn năng lượng):
“Năng lượng không tự sinh ra hoặc tự biến mất mà chỉ có thể biến từ dạng này sang dạng khác”
Có lẽ là tôi không cần phải nói nhiều về nguyên lý này nữa vì chúng ta đã được tiếp xúc từ lâu. Có thể nói đây là nguyên lý áp dụng cho mọi lĩnh vực, từ tự nhiên tới xã hội, cũng là vấn đề mà chủ nghĩa duy tâm và duy vật choảng nhau cả mấy ngàn năm.
Chính vì vậy tôi chỉ xin nêu một số ví dụ hay hệ quả của nguyên lý này để mọi người đọc chơi:
-
Không thể tạo ra được động cơ vĩnh cửu vì không tồn tại một máy có khả năng sản ra năng lượng mà không tiêu tốn năng lượng ở bên ngoài.
-
Một hôm, trời nắng chang chang. Lão nhà giàu từ nhà bạn về mồ hôi nhễ nhại liền bắt thằng hầu quạt cho mình. Một lúc sau, lão sảng khoái hỏi thằng hầu:
_ Hay nhỉ, mồ hôi của tao đi đâu rồi hết mày nhỉ?
Thằng hầu kính cẩn thưa:
_ Dạ, bẩm ông, nó chạy hết sang người con rồi đấy ạ.
>>>>> Một ví dụ chứng tỏ khả năng nghiên cứu khoa học bẩm sinh của dân tộc ta từ ngàn xưa. Việt Nam muôn năm!!!
-
Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học:
Trước khi đọc về nguyên lý này các bạn phải đọc và nắm được khái niệm về entropi qua bài viết của anh Thiên ở trên.
Theo nguyên lý thứ nhất thì khi một dạng năng lượng này biến mất thì xuất hiện một lượng tương đương của dạng năng lượng khác.
Tuy nhiên, thực nghiệm đã chứng tỏ mọi dạng năng lượng ( cơ, điện, hoá học) đều có thể biến hoàn toàn thành nhiệt, trong khi đó, nhiệt không bao giờ có thể biến đổi hoàn toàn thành các dạng năng lượng cơ, điện, hoá học,… mà luôn còn lại một lượng không thể biến đổi được.
Xin các bạn hãy tập trung vào phần chữ đỏ. Tôi sẽ không giải thích gì thêm vì từ nguyên lý này chúng ta sẽ đi ngay tới công thức quan trọng bậc nhất ngay đây:
Phần 2: Công thức “quên chết liền”, ( hay còn gọi là “hiểu cũng chết liền” )
ΔG = ΔH – T . ΔS
Đây là phương trình cơ bản của nhiệt động hoá học. Để gắn liền với nguyên lý thứ 2 ở trên, ta viết lại dưới dạng sau:
ΔH = T . ΔS + ΔG
Vâỵ ta thấy nguyên lý 2 đã được thể hiện quá rõ ràng:
Nhiệt ΔH của bất kì quá trình nào cũng đều gồm có hai phần:
- ΔG là phần nhiệt dùng để sinh công.
- T.ΔS là phần nhiệt không thể sinh công mà dùng để biến đổi entropi (độ hỗn loạn) của hệ. ( VD như làm hệ nóng lên, các phân tử di chuyển mạnh hơn >> tăng entropi.)
Chính bởi vậy, nhiệt ΔH không bao giờ có thể biến đổi hoàn toàn thành công ΔG
Vậy ý nghĩa của ΔG là gì?
ΔG là phần nhiệt dùng để sinh công để thực hiện quá trình.
Xét một phản ứng:
- Nếu ΔG < 0, có nghĩa là ta không phải sinh ra công để thực hiện quá trình ~~> quá trình tự diễn biến.
- Nếu ΔG > 0, có nghĩa là ta phải cung cấp công để thực hiện quá trình ~~> quá trình không tự diễn biến.
Nói tóm lại, tính được ΔG cuả một phản ứng, ta xác định phản ứng đó có xảy ra hay không.
Áp dụng:
Ta sẽ áp dụng công thức vừa biết để xét một phản ứng: Phản ứng phân huỷ đá vôi:
CaCO3(r) = CaO(r) + CO2(k)
Biết ΔHo298 = 177,9 kJ
ΔSo298 = 160,75 J/độ
Áp dụng công thức trên, ta tính ΔG của phản ứng ở 298oK:
ΔGo298 = ΔH – T.ΔS = 177,9 – ( 298 . 0,160) = 130,22 kJ
Vậy ở nhiệt độ này phản ứng không tự xảy ra.
Bây h ta thử tính ΔG của phản ứng ở 1500oK xem ảnh hưởng của cái nhiệt độ T nó ra làm sao:
ΔGo1500 = ΔH – T.ΔS = 177,9 – ( 1500 . 0,160) = -62,1 kJ
Thế là ở nhiệt độ này phản ứng lại tự diễn biến.
Tóm lại, qua ví dụ trên ta đã thấy được ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình phản ứng. Đúng như thực tế ta vẫn biết, tại 298oK đá vôi không thể phân huỷ và quá trình nghịch xảy ra dễ dàng. Còn ở 1500oK thì đá vôi bị phân huỷ ( thế cho nên người ta mới phải nung đá vôi để có vôi sống chứ ).
Câu hỏi đặt ra: Khi ΔG < 0 thì phản ứng theo chiều thuận. Khi ΔG > 0 thì phản ứng theo chiều nghịch.
Vậy khi ΔG = 0 thì sao?
( xin mời quý vị và các bạn tạm nghỉ ít phút trước khi chúng tôi đưa ra câu trả lời, tèn… ten… tén… tèn… ten… ten… tén… tén… đố biết là nhạc chương trình gì? )
Trả lời: tại nhiệt độ mà ΔG = 0 thì xác suất xảy ra phản ứng theo hai chiều là như nhau.
Từ đó ta có bài toán như sau:
Fe2O3(r) + 3 H2(k) = 2 Fe(r) + 3 H2O(k)
Biết ΔHo = 95,813 kJ ΔSo = 141,4 J/độ
1, Ở nhiệt độ thường phản ứng xảy ra theo chiều nào? 2, Ở nhiệt độ nào thì phản ứng bắt đầu đổi chiều?
Đáp số: 678oK.
Bài này viết vội, có gì sai sót mong được lượng thứ và phê phán thẳng thắn. Các bác thấy thiếu phần nào cứ nói để tôi bổ sung, hay các bác ra tay tung chưởng viết luôn thì tốt ( còn thiếu ảnh hưởng của S lên G, định nghĩa G, v.v… có cần thêm ko nhỉ? )
BÀI TẬP NÈ
Trước tiên là vài bài tập mức độ vưà phải :
1/Tính năng lượng liên kết trung bình C-H và C-C từ các kết quả thực nghiệm sau : Nhiệt đốt cháy (kJ/mol) của CH4 = =801,7 . C2H6 = -1412,7 . Hidro = -241 . Than chì = -393,4 . Nhiệt hóa hơi than chì = 715 . Năng lượng liên kết H-H = 431, 5 Các kết quả đều đo ở 1 atm !
2/Xác địng năng lượng Nguyên tử Hóa của NaF (E-NaF) biết : Năng lượng phân ly của NaF = 6,686 eV Thế Ion hóa thứ nhất của Na = 5,139 eV Ái lực e thứ nhất của F = - 3,447 eV
Đó là 2 dạng bài mình thấy là hay gặp nhất , còn với nhũng dạng khác , bạn cũng dễ dàng tìm thấy ở bất cứ các bộ Đề thi HSG nào đó ( như Olympic 30-4 thì cả dống )
Tiếp theo là những bài tập thuộc dạng khó khăn đây
Entanpy hình thành tiêu chuẩn và Entropy tiêu chuẩn theo nguyên lý 3 của một số chất như sau : CO2(aq) : -412,9kJ/mol và 121 J/K.mol H2O(l) : -285,8 kJ/mol và 69,9 J/K.mol NH3(aq) : -80,8 kJ/mol và 110 J/K.mol Ure (aq) : -317,7 kJ/mol và 176J/K.mol Trong dung dịch nước thì Ure bị thủy phân theo phản ứng sau đây : Ure(aq) + H2O(l) —> 2NH3(aq) + CO2(aq) a/ Hãy tính Delta G và hằng số cân bằng của phản ứng ở 298K b/ Phản ứng thủy phân Ure có xảy ra hay ko ở 298K trong các điều kiện sau đây : [Ure]=1M [H2O]=55,5M [CO2]=0,1M [NH3]=0,01M
Theo em biết thì có 3 phương pháp luyện gang thành thép là phương pháp Bessemer , phương pháp Martin và phương pháp lò điện.Nhưng trong đó phương pháp Martin lại đc sử dụng nhiều hơn 2 phương pháp kia.Tại sao vậy?
Anh co thể giải thích cho em tại sao trong nước rửa phim lại co Ag sau khi ta rửa phim ko ạ?
Chính xác phải dùng AgBr để rửa phim bạn à… cho nóvào thì ta sẽ làm phản ngược lại các màu trong phim… Vì màu đen mình nhìn thấy trong hình chính là màu trắng trong fim…
Cái qui chế cụ thể thế nào bạn có thể tìm trong các tài liệu nhiếp ảnh đấy ^^
Hình như ko phải vậy đâu mình nghe nói là Ag ko phải của nước rửa phim mà là của phim thì phải cái đó thì mình ko rõ lắm nhung dù gì cũng cảm ơn Long đã giải thích cho mình
hihihi… Thì thành phần của phim là một lớp polime gì đó mình không rõ… có thể có chứa bạc như bạn nói nhưng việc dùng AgBr thì không sai đâu ^^
Các bác cho em hỏi có phản ứng nhiệt phân sắt (III) oxit thành sắt (II) oxit và oxi không nhỉ ? Cô giáo em bảo có nhưng em lại nghĩ là nó theo chiều ngược lại chứ nhỉ ?
cái này thì như sau :Trong môi trường khử Fe2O3 dễ dàng bị khử thành FeO theo phản ứng sau ở 900°C:
Fe2O3 + CO => 2FeO + CO2
TÀI LIỆU BỔ SUNG
Sắt (III) oxit (công thức Fe2O3) là một ôxít của sắt. Nó có phân tử gam 160 g/mol, hệ số giãn nở nhiệt 12,5.10 -6 /°C, nhiệt độ nóng chảy 1565°C.
Về mặt hoá học, ôxít sắt cũng thuộc nhóm ôxít lưỡng tính như nhôm ôxít. Fe2O3 không phải là một ôxít dễ chảy, nó là một ôxít khó chảy. Fe2O3 là dạng phổ biến nhất của ôxít sắt tự nhiên. ngoài ra có thể lấy chất này từ đất sét màu đỏ.
Trong vật liệu gốm Các hợp chất sắt là các chất tạo màu phổ biến nhất trong nghành ceramic. Sắt có thể biểu hiện khác biệt tùy thuộc môi trường lò, nhiệt độ nung, thời gian nung và tùy theo thành phần hoá học của men. Do đó có thể nói nó là một trong những nguyên liệu lý thú nhất.
Trong môi trường nung khử, Fe2O3 dễ dàng bị khử (do cacbon hay các hợp chất lưu huỳnh trong nguyên liệu, trong môi trường lò) thành FeO và trở thành chất chảy. Nếu muốn giữ được ôxít sắt ba, từ 700–900°C, môi trường nung phải là ôxy hoá. Trong môi trường nung ôxy hoá, nó vẫn là Fe2O3 và cho màu men từ hổ phách (amber) đến vàng nếu hàm lượng tối đa trong men là 4% (rõ rệt hơn nếu men có ôxít chì và calcia), cho men màu da rám nắng (tan) nếu hàm lượng khoảng 6% và cho màu nâu nếu hàm lượng Fe2O3 cao hơn.
Màu đỏ của ôxít sắt ba có thể biến đổi trên một khoảng rộng trong khoảng nhiệt độ nung thấp dưới 1050⁰C. Nếu nung thấp thì có màu cam sáng. Nhiệt độ tăng màu sẽ chuyển sang đỏ sáng rồi đỏ sậm và cuối cùng là nâu. Chuyển biến từ đỏ sang nâu xảy ra đột ngột trên một khoảng nhiệt độ hẹp, cần lưu ý.
Hầu hết các loại men sẽ có độ hoà tan ôxít sắt ba khi nung chảy cao hơn khi ở trạng thái rắn do đó sẽ có ôxít sắt kết tinh trong men khi làm nguội, môi trường ôxy hoá hay khử. Men có hàm lượng chất chảy cao, điểm nóng chảy thấp sẽ hoà tan được nhiều sắt hơn.
Kẽm làm xấu màu của sắt. Titan và rutile với sắt có thể tạo hiệu quả đốm hay vệt màu rất đẹp. Trong men khử (reduction glaze) có Fe2O3, men sẽ có màu từ turquoise đến apple green (khi men có hàm lượng soda cao, có ôxít bo). Trong men canxia, Fe2O3 có khuynh hướng cho màu vàng. Trong men kiềm cho màu từ vàng rơm (straw yellow) đến vàng nâu (yellow brown). Men chì nung thấp, men kali và natri có màu đỏ khi thêm Fe2O3 (không có sự hiện diện của bari).
Fe3O4 (ôxít sắt từ) là hỗn hợp của Fe2O3 và FeO, kết quả của phản ứng chuyển đổi không hoàn toàn hay có thể là dạng khoáng vật kết tinh tự nhiên, cho màu nâu. Dạng sau dùng để tạo đốm nâu li ti (specking) trong men.
Ngoài chức năng tạo màu, thêm Fe2O3 vào men giúp giảm rạn men (nếu hàm lượng sử dụng dưới 2%).
FeO trong vật liệu gốm có thể được hình thành bởi phản ứng khử ôxít sắt (III) trong lò nung. Khi sắt ba đã bị khử thành sắt hai trong men thì rất khó ôxy hoá trở lại. FeO là một flux oxide mạnh, có thể thay thế cho ôxít chì hay ôxít canxi.
Hầu hết các loại men sẽ có độ hoà tan sắt hai khi nung chảy cao hơn khi ở trạng thái rắn do đó sẽ có ôxít sắt kết tinh trong men khi làm nguội, môi trường oxy hoá hay khử. (wiki)