nhiỆt ĐỘng lỰc hoÁ hỌc...hoÁ hỌc ĐẠi cƯƠng cÂn bẰng hoÁ hỌcts. ĐẶng vĂn...
TRANSCRIPT
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC
Ma y khuây
Nhiêt kêDây đô t
Che n sứ chứa mâ u
Vo ngoa i ca ch nhiêt
Vo thep
Bomb bă ng thep
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC
Ti nh nhiêt cha y cua octane theo phương tri nh, khi đôt 1 gram octane ta o ra sự tăng nhiêt đô từ 25 đên 33,2 0C, nhiêt lượng kê chứa 1200 grams nước, nhiêt dung cua bomb la 837 J/K.
C8H18 (g) + 25/2 O2 8 CO2 + 9 H2O
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC
Ti nh nhiêt trao đô i giữa pha n ứng với nước
Q = (4,184 J/gK).(1200g).(8,20K) = 41170 J
Ti nh nhiêt trao đô i giữa pha n ứng với bomb
Q = (837 J/K).(8,20K) = 6863 J
Q = 48033 J nhiêt đô t cha y 1 gram la -48 kJ
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
NHIỆT ĐỘNG LỰC HOÁ HỌC
Ti nh nhiêt lượng thoa t ra khi lam nguôi miêng nhôm nă ng 25 grams từ 310 0C đên 37 0C, nhiêt dung riêng cu a nhôm la 0,902 J/g.K.
Q = (0,902 J/gK).(25g).(273K) = - 6156 J
James Joule (1818 – 1889)
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
1. Pha n ứng thuâ n nghi ch
Pha n ứng thuân nghi ch xay ra theo hai chiêu ngược nhau, la pha n ứng không hoa n toa n, co xu hướng đa t đên trang tha i cân băng đô ng, trong hê tôn ta i đông thời cac châ t pha n ứng va ca c sa n phâ m.
Co(H2O)6Cl2 Co(H2O)4Cl2 + 2 H2O
Pink Blue
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
1. Pha n ứng thuâ n nghi ch
[Fe(H2O)6]3+ + SCN- [FeSCN(H2O)5]2+ + H2O
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
1. Pha n ứng thuâ n nghi ch
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) Ca2+(aq) + 2 HCO3-(aq)
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
Xe t pha n ứng giữa ca c khi ly tưởng ở nhiêt đô va a p suâ t không đôi
aA + bB cC + dD
Go i PA, PB, PC, PD lâ n lượt la a p suâ t riêng phâ n cu a A, B, C, D ở nhiê t đô T.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
Ta co G = H - TS
dG = dH – TdS - SdT
dH = d(U + PV) = dU + PdV + VdP
dU ≤ TdS + (-PdV) + δW’ (NL I & II)
dG ≤ - SdT + VdPdG ≤ - SdT + VdP + δW’
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
dG = - SdT + VdP
Trong điêu kiê n đăng nhiêt dG = VdP
dG =P
RTdP
G = G0 + RTLnPTich phân xac đinh từ P0 đê n P
µ = µ0 + RTLnP
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
Sự biên đôi enthalpy tự do cua pha n ứng trên se la
∆GT = (cµC + dµD) – (aµA + bµB)
µ = µ0 + RTLnP
PCc .PD
d
∆GT = [(cµ0C + dµ0
D) – (aµ0A + bµ0
B)] + RTLnPA
a .PBb
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
PCc .PD
d
∆GT = [(cµ0C + dµ0
D) – (aµ0A + bµ0
B)] + RTLnPA
a .PBb
∆G0T = [(cµ0
C + dµ0D) – (aµ0
A + bµ0B)]
PCc .PD
d
∆GT = ∆G0T + RTLn
PAa .PB
b
Khi pha n ứng đa t tra ng tha i cân băng thi ∆GT = 0
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
PCc .PD
d
∆GT = ∆G0T + RTLn
PAa .PB
b
Khi pha n ứng đa t tra ng tha i cân băng thi ∆GT = 0
PCc .PD
d
PAa .PB
b eq∆G0
T = - RTLn
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
PCc .PD
d
PAa .PB
b eq= KP = const
KP la hă ng sô cân băng, đô i với pha n ứng đa cho, KP chi phu thuô c nhiêt đô, KP ca ng lớn pha n ứng theo chiêu thuâ n ca ng ma nh.
∆G0T = - RTLnKP
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
PCc .PD
d
P a .P b∆GT = - RT (LnKP - Ln )
A B
Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
= KC = constCC
c .CDd
CAa .CB
beq
= KN = constNC
c .NDd
NAa .NB
b eq
C la nô ng đô
N nông đô phâ n mol
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
= KN = constnC
c .nDd
nAa .nB
b eqn sô mol
Ngoa i hă ng sô cân băng KP trong thực tê ca c hă ng sô cân băng KC, KN, Kn cu ng được sử du ng.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
2. Phương tri nh đă ng nhiêt Van’t Hoff cua phan ứng – Hă ng sô cân bă ng
Mô i liên hê giữa hă ng sô cân băng KP với cac hă ng sô cân băng KC, KN, Kn
KP = KC (RT)∆n ∆n = (c + d) – (a + b)
KP = KN P∆n
PΣ ni
KP = Kn
∆n
eq
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC3. Sự chuyên di ch cân bă ng – nguyên lý Le Chaterlier
aA + bB cC + dD
Khi đat trang thai cân băng
PCc .PD
d
a b∆GT = - RT(LnKP - Ln
PA .PB
) = 0
Khi đat trang thai cân băng, nê u thay đôi cac thông sô trang thai (P, C, T) thi hê thức trên se thay đôi (∆GT ≠0) hê se chuyê n đê n trang thai cân băng mới. Đo la sự chuyên dich cân băng.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
3.1. A nh hưởng cua a p suâ t
Mô i liên hê giữa hă ng sô cân băng KP với cac hă ng sô cân băng KC, KN, Kn
KP = KN P∆n
LnKP = LnKN + ∆nLnP
LnKN = LnKP - ∆nLnP
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
3.1. A nh hưởng cua a p suâ t
Mô i liên hê giữa hă ng sô cân băng KP với cac hă ng sô cân băng KC, KN, Kn
LnKN = LnKP - ∆nLnP
Lâ y đa o ha m 2 vê theo P ở nhiê t đô không đô i, chu y KPkhông phu thuôc P
∂LnKN
∂P T=
∆nP
-
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
3.1. A nh hưởng cua a p suâ t
∆n∂LnKN
∂P T=
P-
Nêu ∆n > 0 sô phân tử khi vê pha i lớn hơn sô phân tử khi vê trai, khi ap suât chung P cu a hê tăng thi KN se giam, cân băng phan ứng chuyên dich từ pha i qua trai.
Nêu ∆n < 0 sô phân tử khi vê pha i nho hơn sô phân tử khi vê trai, khi ap suât chung P cu a hê tăng thi KN se tăng, cân băng phan ứng chuyên dich từ tra i qua pha i.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
3.1. A nh hưởng cua a p suâ t
∆n∂LnKN
∂P T=
P-
Nêu hê đang ở trang thai cân băng, ta thay đôi ap suât chung cu a hê thi cân băng se chuyên dich theo chiêu chông lai sự thay đôi đo. (tăng ap chuyên theo giam thê tich).
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC3.2. A nh hưởng cua nhiêt đô
LnKP =∆GT
0
RT-
∂(∆G0/T)
∂T p0=
∆HT0
T2-Phương tri nh Gibbs - Helmholtz
-∆HT0∂(∆G0/T)
∂T p0=
T2∂LnKP
∂T P0= - R =
∆HT0
RT2
∂LnKP
∂T P0
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC3.2. A nh hưởng cua nhiêt đô
∆HT0∂LnKP
∂T P0=
RT2
Nêu ∆HT0 > 0 (pha n ứng thu nhiêt) khi nhiêt đô tăng thi
KP se tăng, cân băng phan ứng chuyê n dich từ trai qua pha i (chiêu thu nhiêt).
Nêu ∆HT0 < 0 (pha n ứng toa nhiê t) khi nhiêt đô giam, cân
băng phan ứng chuyên dich từ tra i qua pha i (chiêu toa nhiê t)
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
3.3. Anh hưởng cua nô ng đô
= KC = constCC
c .CDd
CAa .CB
b eqC la nô ng đô
Nêu hê đang ở trang tha i cân bă ng, ta thêm mô t trong ca c châ t tham gia va giữ cho thê ti ch va nhiêt đô không đô i, thi cân bă ng chuyên di ch theo chiêu giữ cho ti sô không đôi.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
3.3. Anh hưởng cua nô ng đô
= KC = constCC
c .CDd
CAa .CB
b eqC la nô ng đô
Nêu tăng nông đô ca c châ t tham gia thi cân bă ng di ch chuyên theo chiêu ta o ra nhiêu sa n phâ m. Do đo , nêu la m gia m nô ng đô sa n phâ m thi cân bă ng cu ng di ch chuyên theo chiêu ta o ra nhiêu sa n phâ m hơn.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
4. Y nghi a cu a hă ng sô cân bă ng
N2 + 3 H2 2 NH3
KC = [NH3]2
[N2]= 3,5 x 108
[H2]3
Nông đô cu a sa n phâ m nhiêu hơn cu a châ t pha n ứng tai trang tha i cân bă ng, suy ra pha n ứng xa y ra ma nh theo chiêu ta o sa n phâ m.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC
Sơ đô tông hợp amoniac
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC4. Y nghi a cu a hă ng sô cân bă ng
AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)
KC = [Cl-][Ag+] = 1,8 x 10-5
Nông đô cu a sa n phâ m i t hơn nhiêu so với châ t pha n ứng tai tra ng tha i cân băng, suy ra pha n ứng xa y ra yêu theo chiêu ta o sa n phâ m.
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC5. Ti nh toa n
KC = 55,3I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)
1 mol 1 mol
-x mol +2x mol-x mol
1-x mol 1-x mol +2x mol
HOÁ HỌC ĐẠI CƯƠNG
CÂN BẰNG HOÁ HỌC TS. ĐẶNG VĂN HOÀI
CÂN BẰNG HOÁ HỌC5. Ti nh toa n
KC = 55,3I2 (g) + H2 (g) 2 HI (g)
1 mol 1 mol
KC =[2x]2
[1 - x]= 55,3
[1 - x]x = 0,79
[I2] (g) = [H2](g) = 1 – 0,79 = 0,21 M
[HI] (g) = 2x 0,79 = 1,58 M