Các yếu tố của nhiệt động hóa học và động học: Sách giáo khoa. Thủy phân hoàn toàn không thể đảo ngược

Trang 3

Theo nguyên lý Berthelot và Thomsen, tất cả phản ứng hoá học dòng chảy, giống như chuyển động của quả bóng, chỉ với sự giải phóng nhiệt. Nhà hóa học người Nga A. L. Potylitsyn, trên cơ sở một tài liệu thực nghiệm lớn, đã chỉ ra rằng nguyên lý Berthelot-Thomsen luôn chỉ đúng ở nhiệt độ không tuyệt đối.  

Theo nguyên tắc Berthelot-Thomsen, một quá trình như vậy là không thể.

Nghiên cứu nhiệt hóa của Berthelot và Thomsen hợp chất hữu cơđề cập chủ yếu đến vấn đề nhiệt hình thành các chất đồng phân.

Nếu nguyên lý của Berthelot và Thomsen là đúng, và nếu entanpy của một hệ các chất phản ứng giảm trong quá trình của bất kỳ quá trình tự phát nào, thì trạng thái cân bằng sẽ phải đạt được ở mức tối thiểu của entanpy, vì bất kỳ quá trình tự phát nào cũng tiến tới vị trí cân bằng .

Sự thay đổi entanpy tùy thuộc vào hiệu lực của nguyên lý Berthelot và Thomsen. Trong trường hợp này, tất cả các phản ứng tự phát sẽ đi kèm với sự giải phóng nhiệt và entanpy sẽ có các đặc tính của hàm thế hóa học sẽ đạt tới.

Nếu nguyên lý của Berthelot và Thomsen hợp lệ, tất cả các chất khí sẽ tự động ngưng tụ thành chất lỏng và tất cả chất lỏng sẽ tự động biến thành chất rắn, vì entanpy sẽ giảm.

Nhiệt đốt cháy mêtan CH4 theo Thomsen là 210.000 - 212.000 cal. Từ các nguyên tố, dựa trên cacbon ở trạng thái thông thường (than đá, etylen (CrH4 giải phóng 230.800 cal trong quá trình đốt cháy) theo Fair và Zishberman và Thomsen); do đó, nhiệt hình thành của nó là 4300, nghĩa là nó được hình thành với sự hấp thụ nhiệt. Một hạt axetylen, tức là 26 g, giải phóng 310.000 cal trong quá trình đốt cháy. Tổng khối lượng CO2 và H2O tạo thành là 261.000; do đó, cơ thể này cũng được hình thành với sự hấp thụ 49.000 cal.

Nếu chúng ta tiến hành từ nguyên tắc Berthelot-Thomsen, thì chỉ những hợp chất như vậy mới ổn định, sự hình thành của chúng từ chất đơn giản là phản ứng tỏa nhiệt - người ta gọi là hợp chất tỏa nhiệt.

Ngoài ra, nguyên tắc Berthelot-Thomsen mâu thuẫn với thực tế là thực hiện các phép biến đổi hóa học thuận nghịch và chúng chiếm đa số. Ví dụ, trong những điều kiện nhất định, nhiều kim loại bị oxy hóa thành oxit, và sau đó, trong điều kiện nhiệt độ cao phân ly với sự giải phóng oxy và sự hình thành của một kim loại. Quá trình hòa tan của nhiều chất rắn trong chất lỏng có kèm theo sự hấp thụ nhiệt, nhưng chúng vẫn diễn ra một cách tự phát. Đồng thời, không thể tự thực hiện quá trình ngược lại để tách các thành phần của dung dịch thành các chất tinh khiết. Rõ ràng, nguyên lý Berthelot-Thomsen không thể giải thích những hiện tượng này.

Trong những điều kiện này, nguyên tắc Berthelot-Thomsen là hợp lệ.

Để so sánh, chúng tôi trình bày một số dữ liệu nhiệt hóa (Thomsen) cho các hành động tương tự: 1) clo, 2) brom và 3) iốt liên quan đến kim loại, gọi tên nguyên tử halogen thông qua X và đặt dấu - - để chỉ định các chất hoạt động.

Lớp đồng phân platin-amoni của Millon và Thomsen cũng được biết đến. Trong đó, NH3 nên được coi là liên kết với bạch kim. Nhưng nếu hòa tan CuCl3 trong amoniac và thêm dung dịch platin diclorua trong NH4Cl vào dung dịch đó thì xuất hiện kết tủa tím của một loại muối có cùng thành phần với muối Bucton nhưng không tan trong nước và bị phân hủy bằng HC1.

Tuy nhiên, bất chấp tính hợp lý rõ ràng của nguyên lý Berthelot-Thomsen, nó không thể được chấp nhận như một giải pháp cho vấn đề ái lực hóa học. Thực tế là cùng với các phản ứng tỏa nhiệt, cũng có các phản ứng thu nhiệt, trong đó nhiệt không được giải phóng mà được hấp thụ. Theo Thomsen và Berthelot, điều này sẽ tương ứng với ái lực hóa học tiêu cực, điều này là vô nghĩa.

hệ tuần hoàn các yếu tố của Mendeleev trong thiết kế của Bohr - Thomsen như một sự phân loại các nguyên tử theo mô hình của chúng.

Sự phát triển hóa lý(tiếp theo)

TẠI đầu thế kỷ XVIII thế kỉ 19 các công trình xuất hiện sau đó đã góp phần hình thành nhiệt hóa học như một khoa học về hiệu ứng nhiệt của các phản ứng. Khoa học này ngay lập tức có được một quan trọng giá trị thực tiễn: Xác định nhiệt trị nhiều loại nhiên liệu rất được công nghệ quan tâm; nhiệt hóa học đã đóng một vai trò nổi bật trong nghiên cứu quá trình sinh lýở động vật và thực vật. Nhưng nhiệm vụ chính của nó là giải quyết các vấn đề hóa học như đo "lực" ái lực hóa học và nghiên cứu cấu trúc của các hợp chất, đặc biệt là các hợp chất hữu cơ.

thí nghiệm đơn giảnđưa vào năm 1759-1763. D. Đenđến việc xây dựng khái niệm nhiệt dung của các vật thể, cũng như nhiệt "ẩn" được hấp thụ hoặc giải phóng bởi một chất trong quá trình chuyển đổi từ trạng thái này sang trạng thái khác. Sử dụng nhiệt lượng kế do ông phát minh ra, ông đã thực hiện các phép đo đầu tiên về nhiệt dung của các chất và nhiệt của sự bay hơi và nóng chảy.

Những nghiên cứu này đã mở đường cho các phép đo nhiệt lượng chính xác hơn, được thực hiện vào năm 1780. A. Lavoisier và P.Laplace. Họ đã thiết kế một máy đo nhiệt lượng băng để xác định lượng nhiệt tỏa ra trong các quá trình hóa học khác nhau. Kết quả là, họ đã đi đến sự khái quát hóa như sau: “Nếu, với bất kỳ thay đổi nào về trạng thái của hệ thống, có sự giảm nhiệt tự do, thì nhiệt này sẽ xuất hiện trở lại hoàn toàn khi các chất trở về trạng thái ban đầu. Một tình huống tương tự xảy ra khi nhiệt tự do tăng lên trong quá trình phản ứng. Năm 1784, trên cơ sở đo nhiệt dung của các chất, các ông đã phát hiện ra rằng nhiệt dung của phản ứng là đại lượng đặc trưng cho sự tạo thành của một hợp chất nhất định.

Sau A. Lavoisier và P.Laplace nghiên cứu nhiệt hóa được thực hiện ở Anh Rumford, Davy, Dalton; Ở Pháp - Dulong và Despres. Họ giới hạn bản thân chủ yếu để đo nhiệt trị của chất hữu cơ và chất vô cơ. Trong số các nghiên cứu này, kết luận dulong rằng "... sức nóng của sự đốt cháy chất phức tạp bằng tổng nhiệt lượng đốt cháy các bộ phận cấu thành của nó.

Kỷ yếu của viện sĩ St. Petersburg Đức Ivanovich Hess sự khởi đầu của sự tồn tại độc lập của nhiệt hóa học đã được đặt ra. Năm 1839 G. I. Hessđưa ra quan điểm: “Mối liên kết thu được càng mạnh thì nhiệt tỏa ra càng nhiều. Điều này cho phép chúng ta hy vọng rằng các phép đo chính xác lượng nhiệt sẽ đưa ra một phép đo tương đối về ái lực hóa học và đưa chúng ta đến việc khám phá ra các định luật của nó. Tư tưởng G. I. Hess về việc đo cường độ ái lực thông qua việc xác định hiệu ứng nhiệt của quá trình hóa ra là rất hiệu quả và kịp thời. Sau đó, nó hình thành cơ sở của nguyên tắc làm việc tối đa M. Berthelot - J. Thomsen.

Những gì đã được nói G. I. Hess sự khái quát hóa chứng tỏ rằng ông đã tiến gần đến ý tưởng đúng đắn về định luật thứ nhất của nhiệt động lực học, không chỉ là định luật bảo toàn mà còn về sự chuyển hóa năng lượng.

Năm 1840 G. I. Hessđã xác lập định luật nhiệt trung hòa: “Nếu trộn hai dung dịch muối trung hòa có cùng nhiệt độ và tạo thành hai muối mới trong quá trình phản ứng trao đổi thì nhiệt độ của chúng không thay đổi”. Luật này đã tìm thấy một lời giải thích trong khuôn khổ của lý thuyết phân ly điện phân. Cùng năm 1840 G. I. Hessđịnh luật về sự không đổi của lượng nhiệt cuối cùng đã được xây dựng. Nhà khoa học phát hiện ra rằng, cho dù kết nối thu được như thế nào, lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình hình thành của nó luôn không đổi. Tức là hiệu ứng nhiệt của phản ứng chỉ do trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ quyết định mà không phụ thuộc vào các giai đoạn trung gian.

Trong nửa sau của thế kỷ XIX. Lịch sử nhiệt hóa học gắn liền với tên tuổi của hai nhà khoa học: M. Berthelotở Pari và Y. Thomsen (1826-1909)ở Cô-pen-ha-gen. M. Berthelotđã xuất bản 152 bài báo riêng về nhiệt hóa học và 63 bài chung với sinh viên. Năm 1873-1875. ông đã xuất bản một số bài báo dưới tiêu đề chung " khởi đầu chung nhiệt hóa học”.

Làm Y. Thomsen cũng rất nhiều và được tóm tắt trong chuyên khảo bốn tập "Nghiên cứu nhiệt hóa học".

M. BerthelotÔng viết rằng nhiệt hóa học dựa trên ba nguyên tắc chính:

“1. Nguyên lý hoạt động của phân tử: lượng nhiệt tỏa ra trong bất kỳ phản ứng nào được coi là thước đo tổng nhiệt lượng vật chất và công việc hóa chất thực hiện trong phản ứng này.

2. Nguyên lý đương lượng nhiệt lượng của các chuyển hóa hóa học.

3. Nguyên lí sinh công cực đại: mọi sự biến đổi hoá học xảy ra khi không có sự can thiệp của ngoại năng đều có xu hướng tạo thành cơ thể hoặc hệ các cơ thể phát ra số lớn nhất sự ấm áp."

Vị trí cuối cùng M. Berthelot coi là cơ bản. Theo ý kiến ​​​​của ông, nó đã mở ra khả năng thấy trước tính khả thi cơ bản của phản ứng hóa học.

Một nhà hóa học người Nga đã phản đối nguyên lý công cực đại Alexey Lavrentievich Potylitsyn (1845-1905) trong hai công trình chính của ông: "Về các phương pháp đo ái lực hóa học" (1880) và "Về ý nghĩa của nhiệt tạo thành muối trong các phản ứng phân hủy kép" (1886). Ở họ, ông đặt ra nhiệm vụ không bác bỏ nguyên tắc M. Berthelot, nhưng để thiết lập các giới hạn về khả năng áp dụng của nó, mang lại cho nguyên tắc sự chắc chắn hơn.

Các bài báo xuất hiện vào năm 1884 Tôi không phải Hoff, được gọi là "Tiểu luận về động học hóa học". Họ đã đạt được một bước tiến đáng kể trong việc biện minh và thiết lập các giới hạn khả năng áp dụng của nguyên tắc công việc tối đa. Tác giả nhấn mạnh rằng trái với quan điểm M. Berthelot, sự giải phóng nhiệt trong các phản ứng và khả năng thực hiện công việc không giống nhau. Cả hai hiện tượng thường song hành với nhau. Theo nguyên lý chuyển động cân bằng Tôi không phải Hoff, khi nhiệt độ giảm, trạng thái cân bằng dịch chuyển về phía hệ thống, sự hình thành của nó đi kèm với sự giải phóng nhiệt. Ở nhiệt độ tương đối thấp, hệ thống giải phóng nhiệt sẽ chiếm ưu thế. Khi nhiệt độ tăng lên, số lượng các hệ thống như vậy sẽ giảm đi, và ở nhiệt độ rất cao, các hệ thống hình thành với sự hấp thụ nhiệt sẽ chiếm ưu thế. Xét các trường hợp cân bằng hóa học khác nhau, J. van't Hoffđi đến kết luận: “Cân bằng hóa học chuyển dịch hoàn toàn và không có ngoại lệ ở độ không tuyệt đối về phía các hệ đó, sự hình thành của chúng kèm theo sự tỏa nhiệt. Vì vậy, chỉ trong những điều kiện này, chúng ta mới có thể nói về nguyên tắc công việc tối đa.

nghiêm ngặt về mặt nhiệt động học, J. van't Hoff khẳng định kết luận rằng nguyên lý của công cực đại chỉ có hiệu lực ở nhiệt độ bằng không tuyệt đối, khi công của ái lực hóa học có thể được đo bằng hiệu ứng nhiệt của một quá trình hóa học. Ở bất kỳ nhiệt độ nào khác, công của ái lực hóa học chỉ là một phần của hiệu ứng nhiệt.

Đến đầu những năm 80 của TK XIX. trong hóa học, hai hệ thống quan điểm đã phát triển về quy luật tác dụng và thước đo ái lực hóa học: một dựa trên ý tưởng về sự thuận nghịch cân bằng hóa học, cái còn lại là nhiệt hóa học, đặc trưng cho năng lượng của quá trình hóa học. Sau đó, nhiệt động hóa học, kết hợp những ý tưởng này, đã phát hiện ra rằng thước đo ái lực là năng lượng tự do.

Hóa học nhiệt cũng đã tìm thấy một ứng dụng quan trọng trong việc giải quyết vấn đề về cấu trúc của vật chất. Nghiên cứu Y. Thomsen, M. Berthelot, cũng như nhà khoa học Nga Vladimir Ivanovich Luginin (1834-1911) với các sinh viên của họ cho thấy khả năng nghiên cứu cấu trúc và phản ứng các hợp chất dựa trên dữ liệu nhiệt hóa của chúng. Các nghiên cứu nhiệt hóa đã giúp giải quyết vấn đề về ảnh hưởng của đồng phân đối với nhiệt đốt cháy của các hợp chất và để hiểu năng lượng của các nguyên tử và phân tử.

V-in. Chính thực nghiệm phương pháp nhiệt hóa - đo nhiệt lượng. Đôi khi một phương pháp không đo nhiệt lượng được sử dụng. (tính toán hiệu ứng nhiệt từ kết quả đo, emf, v.v.), tuy nhiên, trong những trường hợp này, kết quả thường kém chính xác hơn.

Nhiệt hóa học bắt nguồn từ . thế kỷ 18 M. V. Lomonosov cũng chỉ ra sự cần thiết phải đo hiệu ứng nhiệt của các quận; nhiệt hóa học đầu tiên. các phép đo được thực hiện bởi J. Black, A. Lavoisier, P. Laplace. Sự phát triển của nhiệt hóa học trong thế kỷ 19. được kết nối chặt chẽ với tên của G.I. Hess, M. Berthelot, X. Thomsen. , được phát hiện vào năm 1840, giúp xác định hiệu ứng nhiệt của hóa chất. p-tions theo tính toán, đặc biệt, theo nhiệt hình thành đầu vào ban đầu và sản phẩm. Điều này mở đường cho việc tính toán các hiệu ứng nhiệt như vậy, đo trực tiếpđó là khó khăn và đôi khi không thể. Các giá trị tiêu chuẩn cần thiết để tính toán được thu thập trong quỹ. nhiệt động học sách tham khảo.

Vào thế kỷ 20 cải tiến các phương pháp nhiệt hóa học. các phép đo dẫn đến sự gia tăng mạnh về độ chính xác của chúng. Một trong những thí nghiệm thường dùng. nhận-xác định nhiệt lượng đốt trong-vv. bom nén (lên đến 3 MPa); được đưa vào thực hành của Berthelot, được sửa đổi để xác định giá trị tối đa. tổ chức quan trọng in-in (, v.v.) đã trở thành nghiên cứu chính trong nghiên cứu về nhiệt hóa học. trong tổ chức. kết nối. Giá trị halogenorg., sulfurorg. and some other.in-in xác định bằng bom xoay. Độ chính xác của việc xác định org. vào trong! 0,01%. lý thuyết xử lý dữ liệu thử nghiệm cho org. conn. chủ yếu bao gồm việc thiết lập mối liên hệ giữa các giá trị của hoặc. Phát triển các phương pháp để xác định inorg. in-in in ( ), định nghĩa của nhiệt. Để thực hiện các quận như vậy, in-va ban đầu trong phép đo nhiệt lượng. quả bom thường phải được làm nóng để Nhiệt độ cao.(đôi khi lên tới 1000-1300 ° C). tiến sĩ phương pháp phổ quát nhiệt hóa - xác định nhiệt in-in hoặc nhiệt của p-tion với dung dịch nước to-t, v.v. Những dữ liệu này làm cho nó có thể bao gồm trong nhiệt hóa học. chu kỳ lớn khoanh tròn vào trong và tính toán cho họ hoặc xác định sức nóng của các quận chưa được khám phá. Định nghĩa và giải pháp, nhiệt và, cũng như sự phụ thuộc của chúng vào nhiệt độ và độc lập. giá trị như một thử nghiệm. cơ sở cho sự phát triển của lý thuyết về trạng thái lỏng (xem). Mối quan tâm thực tế lớn là nhiệt trong dung môi không chứa nước và hỗn hợp. Đối với nghiên cứu về vật liệu chịu lửa và ít hòa tan trong Comm. ở tầng 2. Thế kỷ 20 đã phát triển một phương pháp dựa trên việc xác định nhiệt trong sự tan chảy. hỗn hợp (2PbO + B 2 O 3 hoặc 9PbO + 3CdO + 4B 2 O 3).

Hóa nhiệt hiện đại bao gồm việc sản xuất nhiệt lượng chính xác. Trang thiết bị. Các vi nhiệt lượng kế có sẵn trên thị trường ở một số quốc gia khác nhau độ nhạy cao, thực tế không giới hạn thời gian đo và được sử dụng rộng rãi trong việc xác định các hiệu ứng nhiệt nhỏ và nhiệt của các hạt chậm, trước đây không thể tiếp cận được đối với nhiệt hóa trực tiếp. nghiên cứu (, làm cứng, v.v.). Sự phát triển của phép đo nhiệt lượng vi mô đã mở ra cơ hội cho nhiệt hóa học. học hóa sinh. các quá trình và chuyển đổi. Các hiệu ứng nhiệt đi kèm với các khu vực enzym, sự sinh sản của vi khuẩn, v.v. được nghiên cứu. thiết bị hoạt động theo nguyên tắc tuần hoàn Năng lượng đầu vào.

Mặc dù sự cải thiện sẽ đo lường. công nghệ, nhiệt hóa. do đó, thí nghiệm vẫn tốn thời gian, cùng với việc xác định trực tiếp nhiệt. lượng trong nhiệt hóa học, phương pháp tính toán được sử dụng rộng rãi. Thường được sử dụng theo kinh nghiệm. phương pháp dựa trên nhiệt hóa học đã được thiết lập. hoa văn. Trong nhiệt hóa học org. các hợp chất thường D H arr được tính bằng hiện tượng cộng. kế hoạch, là tổng số đóng góp từ các mảnh cấu trúc được xác định trên cơ sở tối đa. thí nghiệm đáng tin cậy. dữ liệu.

Cùng với thống kê cho phép bạn tính toán năng lượng và hóa chất. Comm., Tuy nhiên, cho đến nay, theo quy định, chỉ dành cho các hệ thống tương đối đơn giản. Phương pháp cũng có thể được. dùng để tính toán nhiệt hóa học. giá trị của một số loại hợp chất. Các phương pháp này sử dụng khá con số lớn các tham số phân tử và, theo quy định, yêu cầu tương quan với nhiệt hóa học đáng tin cậy. dữ liệu,thí nghiệm thu được. đường. T. mảng, thử nghiệm. các phương pháp vẫn là phương pháp chính trong nhiệt hóa học, góp phần mở rộng hơn nữa nghiên cứu và cải tiến các thí nghiệm. Công nghệ.

nguyên lý Berthelot Thomsen- sự khẳng định rằng bất kỳ hệ thống nào có khả năng biến đổi hóa học, sẽ được chuyển đổi chủ yếu thành một, quá trình chuyển đổi đi kèm với

tỏa nhiệt cao nhất. Vị trí này đã được thể hiện trong một số nhiều mẫu khác nhau ban đầu là của nhà hóa học người Đan Mạch J. Tomssnom () và sau đó là người Pháp. nhà hóa học M. Berthelot (), người đã gọi nó là nguyên tắc của công trình vĩ đại nhất. Sự tồn tại của các phản ứng dẫn đến sự hấp thụ nhiệt mâu thuẫn với nguyên tắc này và cho thấy rằng nó không được áp dụng chung. Tomsep sớm bỏ rơi anh ta; Berthelot bảo vệ tính đúng đắn của nó và tầm quan trọng lớn. nhà hóa học người Nga A. L. Potylitsyn, dựa trên thực nghiệm và nghiên cứu lý thuyết câu hỏi, cho thấy quá trình thực tế của các phản ứng b. hoặc m. rút lui khỏi B.-T. và nó chỉ có giá trị vô điều kiện ở độ không tuyệt đối (“Về phương pháp đo ái lực hóa học”, “Về giá trị nhiệt tạo thành muối trong phản ứng phân hủy kép”, 1.).

Phát triển hơn nữa của hóa chất nhiệt động lực học đã xác nhận kết luận của Potylitsyn và giúp xác định giới hạn khả năng ứng dụng của B.-T. và. Người ta thấy rằng trong thực tế, chiều của quá trình phản ứng tự nhiên không được xác định bởi hiệu ứng nhiệt, mà bởi sự thay đổi năng lượng miễn phí(thế năng đẳng nhiệt) của hệ thống phản ứng, nghĩa là nó không chỉ phụ thuộc vào dấu hiệu của hiệu ứng nhiệt của phản ứng mà còn phụ thuộc vào sự thay đổi entropy (xem) trong suốt quá trình của nó. Do đó, B.-T. p. được áp dụng trong trường hợp khi sự thay đổi này không đáng kể, nghĩa là, khi công tối đa của phản ứng gần với hiệu ứng nhiệt, đặc biệt, nó gần đúng đối với các phản ứng trong các hệ ngưng tụ, nghĩa là, như vậy, trong đó khí và hơi không tham gia. Mặt khác, ảnh hưởng của hệ số entropy giảm khi nhiệt độ giảm và bằng không ở nhiệt độ không tuyệt đối. Do đó, ở nhiệt độ này B.-T. p. hóa ra là đúng cho bất kỳ phản ứng nào. Ngược lại, sự gia tăng nhiệt độ sẽ hạn chế khả năng ứng dụng của nó và thúc đẩy quá trình phản ứng kèm theo sự hấp thụ nhiệt - Trong vùng áp suất rất cao, như vùng rất nhiệt độ thấp, sự thay đổi entropy trong các quá trình cũng không đáng kể. Vì vậy, rất áp lực cao B.-T. hóa ra cũng công bằng.

Lit.: Karapetlts M. X., Nhiệt động lực học hóa học, M.-L.,; C about l about with about in with to p và II. NHƯNG., nhiệt động hóa học, L., ; Gót chânII. A., Các nguyên tắc cơ bản của hóa học vật lý, tập. 3,Y., ; Kapustipski AF, Về câu hỏi về giá trị entropy của tinh thể ở áp suất cao vô hạn, “Báo cáo của Acad. Nhện Liên Xô. sê-ri mới, tập 18, L° 4.

Điều gì là quyết định trong việc thiết lập khả năng của một quá trình cụ thể trong các điều kiện nhất định? Vào những năm sáu mươi của thế kỷ trước, các nhà khoa học xuất sắc của thời đại họ - nhà hóa học người Pháp Pierre Berthelot (1827-1907) và nhà hóa học người Đan Mạch Hans Thomsen (1826 - 1909) đã đề xuất

nguyên tắc xác định hướng của dòng phản ứng (sau đó là bán

Theo nguyên tắc Berthelot-Thomsen, các quá trình đó diễn ra một cách tự phát (với sự hình thành các sản phẩm đó) đi kèm với việc giải phóng lượng năng lượng lớn nhất, tức là tất cả các quá trình tự phát đều tỏa nhiệt. Nhân tiện, các thuật ngữ phản ứng "tỏa nhiệt", "thu nhiệt" đã được giới thiệu bởi P. Berthelot.

Một ví dụ minh họa nguyên tắc này là phản ứng đốt cháy hydro trong oxy. Nó diễn ra một cách tự nhiên và đồng thời giải phóng 285,84 kJ / mol:

Khí H2 + ½ Khí O2 = H2Ozh + 285,84 kJ.

P. Berthelot và H. Thomsen đã xây dựng nguyên tắc của họ bằng cách loại suy với dạng chuyển động cơ học của vật chất. Vì vậy, bất kỳ cơ thể nào có thế năng lớn (ví dụ, một quả bóng trên mặt phẳng nghiêng) có xu hướng tự giảm nó (Hình 21).

Sự giải phóng năng lượng trong các quá trình hóa học, cơ học phản ánh

nguyên tắc vật lý chung

Cơm. 21. Thay đổi năng lượng tiềm năng trái bóng.

xu hướng của các hệ thống đến mức tối thiểu năng lượng tiềm năng, do đó P. Berthelot và H. Thomsen cho rằng trong các phản ứng hóa học, chỉ những quá trình đi kèm với sự giải phóng năng lượng mới xảy ra. Trong nhiều trường hợp, kinh nghiệm xác nhận

có nguyên tắc này.

Tuy nhiên, nhiều quá trình và phản ứng được biết là tiến hành tự phát với sự hấp thụ năng lượng. Các quá trình hòa tan tự phát của một số chất xảy ra với sự hấp thụ năng lượng. Ví dụ, sự hòa tan của kali clorua và natri clorua tiến hành với sự hấp thụ

nhiệt (ΔH > 0):

KS1cr + 400 H2Ozh \u003d Giải pháp KS1 -17,57 kJ,

NaC1cr + 400 H2Ol \u003d Dung dịch NaC1 -4,27 kJ.

Sự tương tác của clo với nước cũng tiến hành với sự hấp thụ nhiệt:

2 khí C12 + 2 khí H2O \u003d 4 khí HC1 + khí O2 -114,5 kJ.

Với sự gia tăng nhiệt độ, hơn phản ứng bắt đầu tiến hành một cách tự phát với sự hấp thụ nhiệt. Ví dụ phản ứng phân hủy canxicacbonat, khí cacbonic, khử silic oxit

ion cacbon:

CaCO3cr \u003d CaOcr + khí CO2 -157 kJ,

khí CO2 = Cgraph. + Khí O2 –94 kJ,

Đồ thị SiO2cr + 3 C. + 526,7 kJ = 2khí CO + SiCr.

và nhiều người khác.

Do đó, nguyên lý Berthelot-Thomsen không thể được mở rộng cho tất cả các phản ứng và thông tin chỉ về hiệu ứng nhiệt rõ ràng là không đủ để dự đoán khả năng và hướng của phản ứng.

Ngoài ra, còn có các quá trình nhiệt hóa (không thay đổi năng lượng). Ví dụ, hãy xem xét một bình chứa hai loại khí ở cùng áp suất và nhiệt độ: helium và argon, được ngăn cách bởi một vách ngăn (Hình 22a). Cẩn thận, để không đưa các thay đổi năng lượng vào hệ thống (về mặt tinh thần, điều này có thể thực hiện dễ dàng), chúng ta hãy loại bỏ vách ngăn giữa các khí. Sau một thời gian, chúng ta sẽ thấy rằng các khí trong bình được trộn lẫn (Hình 22, b). Quá trình trộn lẫn các khí diễn ra không có sự thay đổi năng lượng (các khí này không tương tác hóa học). Nhưng quá trình ngược lại - tách khí, sẽ cần năng lượng để tách chúng.

Nếu là một người quan sát

Trạng thái bắt đầu 1 Trạng thái kết thúc 2

Không phải Ar Anh ấy, Ar

Hình.22. Quá trình trộn lẫn các khí không có sự thay đổi năng lượng: a) các khí ở hai nửa bình khác nhau, b) các khí được trộn lẫn.

có thể thấy nguyên lý phấn đấu của các vật, hệ tới mức tối thiểu thế năng trong quá trình vật lý trong tự nhiên, nó được thực hiện bằng cách nào đó có chọn lọc. Thiên thạch, vỏ đạn, đạn rơi xuống bề mặt Trái đất, nước

chảy từ núi, nhưng tại sao phân tử

ngoài không khí, những đám mây không rơi trên bề mặt của nó, tạo thành một lớp rất mỏng

lớp ngưng tụ Rốt cuộc, điều này sẽ tương ứng với mức năng lượng tiềm năng tối thiểu của chúng.

Hơn nữa, nếu chỉ có một nguyên tắc hướng các quá trình về trạng thái có năng lượng tối thiểu, thì khả năng tồn tại của các phản ứng thuận nghịch sẽ bị loại trừ! Tuy nhiên, phản ứng như vậy tồn tại. Rõ ràng, có một số yếu tố khác, một tiêu chí quyết định khả năng xảy ra các quá trình, phản ứng.

Các hệ thống (vật lý và hóa học) không tuân theo nguyên tắc Berthelot-Thomsen có một Đặc điểm chung: chúng bao gồm một số lượng lớn các hạt riêng lẻ, độc lập (phân tử, nguyên tử). Các hạt này thực tế không được liên kết với nhau bằng các liên kết, chẳng hạn như điều này xảy ra ở trạng thái ngưng tụ của vật chất. Trong các hệ thống này, theo quy luật, có các chất ở trạng thái khí. Trong các ví dụ trên, tất cả các quy trình được liên kết với Thể khí chất mà các hạt của nó ở trạng thái liên tục, độc lập, Chuyển động nhiệt, do đó hệ thống bị cô lập một cách tự nhiên có xu hướng đồng nhất và hỗn loạn tối đa.