Макет страницы
Глава XV
ПРИМЕНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ В НЕОРГАНИЧЕСКОМ СИНТЕЗЕ
§ ). КРИТЕРИИ НАПРАВЛЕННОСТИ РЕАКЦИЙ
В 1854 г. X. Ю. Томсен, а затем М. Бертло (1867 г.) высказали предположение, что направленность (возможность) протекания процесса определяется тепловым эффектом реакции, т. е. энтальпией (АН). Если тепловой эффект ДЯ отрицателен, то процесс будет проходить.
Однако, как показал опыт, этот критерий оправдывается только при больших значениях ЛЯ, т. е. когда во время реакции выделяется много теплоты, например при металлотермических реакциях. Во многих других случаях этот критерий является неверным. Например, согласно М. Бертло не должно проходить растворение нитрата аммония, так как изменение энтальпии положительно1-.
АЯ° = \Н\»,+ + A//eN0,- - ЬН\НМ0> = = 25,95 кДж/моль
В действительности, как известно, этот процесс хорошо проходит. Новые критерии определения направленности реакций предложили Д. Гиббс и Г. Гельмгольц. Они открыли, что возможность протекания химических реакций можно предсказать, если использовать изобарно-изотермический (свободная энергия Гиб-бса) или изохорно-изотермический потенциал (свободная энергия Гельмгольца).
Направленность химической реакции определяется только исходным и конечным состоянием реагирующих веществ и не зависит от механизма и скорости протекания реакции.
Более детальное исследование термодинамических критериев, определяющих направленность химических реакций, позволило установить, что тип критерия зависит от условий проведения синтеза (табл. 2).
Таблица 2. Критерии, определяющие направленность химических реакций
Условия синтеза
| Критерии направленности
|
Постоянный объем: адиабатные условия Постоянное давление: адиабатные условия
Температура и давление — постоянные Температура и объем — постоянные Постоянный объем: изотермические условия
| AU — изменение внутренней энергии
AfY — изменение энтальпии
AG — изменение энергии Гиббса AF — изменение энергии Гельмгольца AS — изменение энтропии
|
' В термодинамике положительное значение энтальпии означает поглощение теплоты, отрицательное — выделение теплоты.
