化学热力学基础.ppt
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1、化学热力学基础 thermodynamics,热力学的定义 转化规律 对,能 量,能 量,物质影响,化学热力学 1定义 将热力学的基本原理用来研究化学现象以及和化学有关的物理现象的科学 2研究内容 化学和物理变化中的能量转换问题 化学和物理变化进行的方向和限度,3研究对象 宏观的由大量质点组成的体系。 统计意义,不适用于个别原子、分子。 只需知道被研究对象的起始状态,以及变化时的条件,就可进行相应的计算,不需考虑物质的微观结构和反应机理。 热力学研究不涉及速率问题。 4特点 是一种演绎的方法。它结合热力学三大基本定律,讨论具体对象的宏观性质。 5近代化学三大基础理论 化学热力学、化学动力学和物
2、质结构理论,1.1 基本概念(Base concept ),1.1.1体系(system)与环境(surroundings) 1体系:研究对象的物质或空间 2环境:体系以外与体系密切相关的其它部分 3体系分类: 敞开 (Open)体系:既有物质交换又有能量交换。 封闭(Closed)体系:没有物质交换只有能量交换。 孤立(isolated)体系:既无物质交换也无能量交换。,1.2 热化学(thermo-chemistry)和焓(enthalpy),1.2.1热力学第一定律(first law of thermodynamics) 能量守恒与转化定律 自然界的一切物质都具有能量,能量有各种不同形
3、式,可以从一种形式转化为另一种形式,可以从一种物质传递到另一物质,在转化和传递过程中总能量不变。 热力学第一定律 1定义 2研究对象 研究的宏观静止体系,不考虑体系整体运动的动能和体系在外力场中的位能,1.2.2焓与化学反应的热效应,焓H(enthalpy ) 条件 W非体0 ;P始P终P外 推导 QU+ W QPUPV(U2-U1)+P外(V2V1) (U2P2V2)(U1P1V) 定义 HUPV,热效应 1定义:等T,W非体0 2理解: 注意:T1T2T环 区别:热(量),广泛的没有限制的概念。热效应,是有限制的。 符号:吸热为(positive ),放热为(negative ) 等容热效
4、应Qv UQW W非体0 恒容 V0 W体PV0 所以QVU ,用弹式量热计在密闭条件下测定,4标准生成焓fHm(298.15k) 定义 在恒温及标准态下,由参考态单质生成1mol该物质的反应标准焓变,称为该物质的标准生成焓。符号:fHm(298.15K) 理解 参考单质 最稳态单质如选石墨,但有例外如白磷 fHm(298.15k)0 fHm(298.15k,石墨)0 但非参考态单质的fHm(298.15K)不为零。 fHm(298.15K,金刚石)1.897kJ.mol1,盖斯定律 定律内容 1840年瑞士籍俄国化学家盖斯(G.H Hess)根据大量的实验结果归纳出一条经验规律:一个化学反应
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