Termodinamica chimica

1.Definitii

1.Termodinamica chimica-se ocupa cu starea unui sistem la un moment dat si are o importanta deosebita pentru ca putem determina daca un proces este spontan sau nu,ne ajuta sa stabilim un echilibru chimic cu care poate avea loc un fenmen.

2.Sistem izolat-nu schimba nici energie,nici materie cu mediul exterior

3.sistem inchis-realizeaza schimb de energie

4.sistem deschis-schimba si energie si materie cu mediul exterior

5.sistem adiabatic-nu schimba energie.poate schimba doar materie cu mediul inconjurator

6.sistem omogen-proprietatile fizice si chimice sunt aceleasi in orice punct al sistemului sau variaza continu de'a lungul sistemului

7.sistem eterogen-cuprind 2 sau mai multe sisteme omogene.Domeniile omogene delimitate de suprafata de separatie se numesc faze.

8.proces adiabatic-cand sistemul nu schimba caldura cu mediul exterior

9.proces izocor-volum constant

10.proces izobar-presiune constanta

11.proces izoterm-temperatura constanta

12.proces reversibil-sistemul este in echilibru permanent

13.proces ireversibil-sistemul nu se afla in echilibru si procesele variaza cu viteze finite

14.volumul molar partial-reprezinta contributia pe care o aduce un mol de component i adaugat la un volum foarte mare de solutie astfel incat proportia dintre componenti sa nu se schmbe.

15.variabile extensive-variabile care depend de cantitatea de subst.(volum,capacitate calorica, entalipa, entropia)

16.variabile intensive- variabile care nu depend de cantitatea de subst din sistem(presiunea, temperature, caldura specifica sau molara)

17.stare standard- presupune respectarea a 2 conditii:substantele sa se gaseasca in stare pura;substantele se gasesc in starea de agregare cea mai stabile la p=1 atm si la o temperature de referinta

18.efect termic standard-efectul termic al unei reactii care are loc intre subst aflate in stare standard( nr moli=coeficientii stoechiometrici)

19.entalpia de formare standard al unui compus i reprezinta caldura care se degaja/absoarbe la formarea unui mol de compus i din elemente componente in conditii standard considerate

20.entalpia de combustie standard reprezinta caldura care se degaja la cedarea completa a 1 mol de compus la T=298k si p=1atm(cond. standard).Experimental entalpia de combustie standard se determina cu ajutorul combei calorimetrice la v=ct

21.efect termic integral de dizolvare reprez. cantitatea de caldura care se degaja sau se absoarbe la degjarea unui mol de solvit in n1 solvent pt a forma o solutie de o anumita concentratie

22.efect termic integral de diluare reprez. caldura care se absoarbe sau se cedeaza atuncic and se adauga un numar mare de moli de solvent la o solutie de o anumita concentratie astfel incat sa se micsoreze concentratie solutiei finale

23.procese exoterme-in cazul in care procesele au loc cu degajare de caldura variatia de entalpie este mai mica decat 0

24.procese endoterme- in cazul in care procesele au loc cu absoarbere de caldura variatia de entalpie este mai mare decat 0

2. Gazul ideal.Legile gazelor ideale.Ecuatia de stare a gazelor perfecte

GAZELE PERFECTE:-

-reprezinta un gaz ipotetic(un model conceptual)

-gazul este rarefiat,fortele intermoleculare sunt neglijabile

-nr total de molecule este foarte mare

-volumul real ocupat de molecule este neglijabil comparativ cu volumul recipientului

-miscarea moleculelor este rectilinie,uniforma(moleculele au doar energie cinetica)

miscarea este haotica

-procesul de ciocnire a moleculelor este considerat o ciocnire perfect elastica

Proiect: Test ALCHINE - chimie Proiect: Compozitia chimica a acizilor nucleici - nucleotid

LEGILE GAZELOR IDEALE:

1.Legea Boyle-Mariotte:T-constant

Se enunta astfel:La temperatura constanta,volumul unei mase determinate de gaz este invers proportionala cu presiunea sub care se afla gazul

pV=RT

Starea 1:p1V1=RT1

starea 2:p2V2=RT2 rezulta p1V1=p2V2 rezulta p1/p2=V2/V1

T1=T2=T

2.Legea Gay-Lussac-la presiune constanta ,volumul unei mase determinate de gaz variaza cu temperatura

p=constanta

starea 1:p1v1=RT1

starea 2:p2v2=RT2 rezulta v1/v2=T1/T2 rezulta v1xT2=V2XT1

3.Legea Charles-La volum constant,presiunea unei mase determinate de gaz este proportionala cu teperatura sub care se afla gazul

ECUATIA DE STARE A GAZELOR PERFECTE:

Se enunta astfel:1 mol de substanta reprezinta cantitatea de substanta care contine numarul lui Avogadro

pV=m/MxRXT-ecuatia de stare a gazelor perfecte pentru n moli de gaz

3.Principiul 1 al termodinamicii.Caldura si lucru mecanic

1. Principiul 1 al termodinamicii reda echivalenta dintre toate formele de energie: electrica, optica, termica,mecanica,chimica,biochimica,radianta.Pe parcursul transformarilor care au loc in sistem ,cantitatea totala de energie nu se modifica desii in interiorul sistemului pot sa mai aiba loc transformari ireversibile dintr-o forma de energie in alta.

Formula matematica al principiului 1 al termodinamicii s-a realizat pe baza principiului echivalentei dintre caldura si lucru mecanic: W=Q unde:

W-cantitatea de lucru mecanic exprimata in Jouli                           

Q-cantitatea de caldura (calorii)

Caldura se poate transforma in lucru mecanic si lucru mecanic se poate transforma in caldura in cantitati exchivalente

W--->Q

Q---->W

<W>=J

<Q>=Cal

2.Caldura si lucru mecanic

Procesele termodinamice sunt insotite intotdeauna de schimb de energie.Acest schimb de energie are 2 forme principale:caldura si lucru mecanic

Se considera ca lucru mecanic efectuat asupra sistemului precum si caldura primita de sistem sunt marimi pozitive

W--->   sistem------>W>0(+)

Q---->      sistem--->Q>0(+)

Lucru mecanic efectuat de catre sistem si caldura cedata de sistem sunt considerate negative

Notiunea de caldura a aparut ca urmare a existentei unei diferente de temperaturi intre 2 corpuri

Ca urmare a schimbului de caldura dintre 2 corpuri,exista o variatie a entropiei sistemului dar separatia dintre cele 2 corpuri ramane constanta

In cazul cand se efectueaza lucru mecanic nu se podifica entropia sistemului ci doar suprafata de separare intre cele 2 corpuri.

L=modul din Fxdl     unde:F-forta,dl-deplasare

Lucru mecanic este o forma ordonata de energie.

W= modul din Fxdl =modul din  p x s x dl ---->W= modul din px dv unde p-presiunea;s-suprafata

dW=-pdV-lucru mecanic de volum

Lucru mecanic se poate determina din reprezentare grafica  presiune in functie de volum

p=f(v)

Lucru si caldura,ca forme de energie se pot transfera una in alta.

Joule a aratat pt prima data ca raportul dintre lucru primit de sistem si caldura cedata de sistem se afla in raport egal cu o constanta numita echivalentul mecanic al caloriei

4. Energia interna.

Un sistem poate primi energie din exterior sub o anumita forma pe care o cedeaza mediului exterior sub o alta forma dar poate si inmagazina energie daca au loc transformari interne. W+Q=0

Energia interna in cazul unei transformari  de la final la initial este variatia dintre stari. Variatia energiei interne a sistemului nu depinde de drumul pe care il parcurge sistemul pt. a ajunge  din starea initiala in starea final. Energia interna este o marime termodinamica de stare.

Lmec si Q depind de modul in care se ajunge de la starea initiala la starea finala si sunt marimi termodinamice de proces.

En internat rep : U= U _transl. +U _rot + U _vibr + U _nucl + U _tr.e

En interna este o marime extensive, iar daca ne referim la un mol de subs este intensiva. Intr-o transformare ciclica variatia de energie este zero. Toata caldura primita de sist este cedata med ext. sub forma de Lmec, variatia en interne a procesului=0.

Daca sist nu este izolat adiabatic este primeste energie interna sub forma de Lmec si este permis chimbul de caldura. O parte de en primita de sist va det cresterea en interne, restul de en. Se va pierde sub forma de caldura. ΔU=W+Q Var en interne a unui sist inchis este data de dif dintre en primita sub forma de Q si en sub forma de Lmec sau invers.

5. Entalpia. La presiune constanta caldura absorbita de sistem determina cresterea energiei  interne dar si cresterea lucrului mechanic necesar pt. a contracara presiunea din exterior. U+Pv=H-entalpie Entalpia unui sistem este data de suma dintre energia interna a sistemului si lucrul mechanic efectuat de sistem pt. a invinge presiunea exterioara. Entalpia este o functie de stare care depinde de presiune, temperature si compozitie. La presiune constanta caldura absorbita de un sistem este folosita pt. cresterea entalpiei. Procesele fizice sau chimice au loc cu absorbtie sau degajare de caldura, in cazul in care procesele au loc cu degajare de caldura variatia de entalpie este mai mica decat 0 si se numesc procese exoterme. Procese endoterme- in cazul in care procesele au loc cu absoarbere de caldura variatia de entalpie este mai mare decat 0.

7.Legile termo-ch. Legea Lavoiser-Laplace: Efectele calorice ale doua reactii opuse sunt egale cu valoarea numerica, dar de semn contrar. v1A1+v2A2+ . . -> u1B1+u2B2+ . .

Legea lui Hess: Caldura de reactie (Qv sau Qp) nu depinde de drumul urmat de reactie (stadii intermediare), adica de stadiile ei intermediare, ci depinde de natura reactantilor si a produsilor de reactie si de conditiile de reactie. v1A1+v2A2+ . . -> v1'A1+v2'A2+ . .

Ecuatia lui Kirchoff:  Permite  calcularea caldurii de reactie la orice temperatura daca se cunoaste caldura de reactie la o anumita temperatura. Variatia efectului termic a temperaturii, pt. un process fizic sau chimic este egal cu diferenta dintre capacitatile calorice ale substantei care care rezulta din reactie.