Студенттің өзіндік жұмысы н 2-1-37-2022

3 Химиялық реакциялардың жүру заңдылықтары
Химиялық реакциялардың қозғаушы күштерінің бірі жүйе энтальпиясының азаюы болып келеді. Экзотермиялық реакциялардың (∆Н<0) басым көпшілігі өздігінен жүріп өтеді. Бірақ та ∆Н<0 шарты химиялық реакцияның өздігінен өтуіне шекті өлшем (критерий) бола бермейді, өйткені ∆Н>0 болатын эндотермиялық реакциялар да өздігінен жүре береді.Демек, жүйенің энтальпиясы азаюынан басқа, өздігінен жүретін процестің басқа да қозғаушы күші бар болғаны. Мұндай күш бөлшектердің (молекулалардың, атомдардың, иондардың) ретсіз қозғалысқа ұмтылуы, ал жүйенің – реттелген күйден ретсіз күйге ауысуы болмақ.Энтропия S –  күйдің термодинамикалық функциясы және жүйенің ретсіздік өлшемі. Жүйенің макрокүйі көптеген микрокүйден тұрады. Жүйенің термодинамикалық ықтималдылығы W микрокүйдің саны болып келеді, оның көмегімен осы макрокүй жүзеге асуы мүмкін.Барлық заттар үшін Т=0 кезінде бөлшектердің орын ауыстыруының тек бір ғана мүмкіндігі болады, яғни абсолюттік нөлдік температурада W=1 және S=0. сондықтан да заттардың энтропиясында абсолюттік мән (мағына) болады. Жүйедегі бөлшектер саны өте көп және үлкен сандармен өрнектелетін болғандықтан, W да үлкен сандармен өрнектеледі. Сондықтан термодинамикалық ықтималдықтың ондық логарифмімен өрнектеп пайдаланады ln W.
Энтропияның S шамасы жүйенің термодинамикалық ықтималдылығымен W Больцман формуласымен тікелей байланысқан:
S = k lnW
Оқшауланған жүйелер үшін термодинамиканың екінші заңыорындалады: оқшауланған жүйедегі энтропия тек көбейе алады (қайтымсыз процестер) немесе тұрақты болып қалады (қайтымды процестер).
өйткені W2 ≥ W1
Жабық жүйелерде жүретін процестерде энтропияның өзгеруі үлкен немесе нөлден кіші болуы мүмкін, оған басты себеп жүйе мен қоршаған орта арасында жылулықпен алмасу мүмкіндігі болса керек. Термодинамиканың екінші заңы өз күшінде болады, егер де жабық жүйе мен қоршаған ортаны біріктіріп, оқшауланған жүйе ретінде қарастырылса.Энтропия Дж/(мольּК) бірлігінде өлшенеді.Стандартты күйде берілген 1 моль заттың энтропиясын стандартты энтропия S0 деп атайды.Энтропияның басқа термодинамикалық функциядан өзгешелігі – оның өзгеру мәнін абсолюттік мәнін де анықтау мүмкіндігі бар. Бұл термодинамиканың үшінші заңынантуындайды, ал оны неміс ғалымы Вальтер Нернст ашқан: абсолюттік температурадағы жетілген кристалдық түрдегі таза заттың энтропиясы нөлге тең.Бөлшектер қозғалысы көбейген сайын энтропия өседі: қыздырғанда, буландырғанда, балқытқанда, газ кеңейгенде, атомдардың арасындағы байланыстар әлсірегенде немесе үзілгенде. Қарапайым заттардың энтропиясы элементтің реттік нөмірінің периодтық функциясы болады. Молекуладағы атомдар санының көбеюі мен молекуланың күрделенуі энтропияның артуына әкеледі. Энтропияның кішіреюіне әкелетін процестер: газдардың сұйылуы, заттар концентрациясының артуы, кристалдану, байланыстардың берік бола түсуі, полимеризация және т.б.Химиялық реакцияның жүруі нәтижесінде жүйе энтропиясының өзгеруі ∆S(стехиометриялық коэффициенттерді ескере отырып), реакция өнімдері энтропиясының қосындысынан әуелгі заттар энтропия қосындыларын шегергенге тең.
∆S0298 = ∑∆S0өнім - ∑∆S0баст.заттар
Процестің өздігінен жүруі мүмкін болатын жағдайларды қарастырайық:
1. Оқшауланған жүйелердегі энтропияның жоғарылауымен байланысты жүретін процестер (∆S>0) өздігінен жүреді. Берілген мәндегі жағдай үшін энтропия максимумға жетсе, жүйеде тепе-теңдік күй орнайды;
2. Көлем мен температура тұрақты кезінде, тек F азаюымен байланысты жүретін процестер (∆Ғ>0) ғана өздігінен жүре алады, ал мұндағы F мәні тепе-теңдік жағдайы болады, ол минималды мәнге жеткенде орындалады.