Читать онлайн «Общая и неорганическая химия. Часть 3»

Ю. М. Коренев, В. П. Овчаренко ОБЩАЯ И НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Часть III Основы химической ТЕРМОДИНАМИКИ И КИНЕТИКИ Школа имени А. Н. Колмогорова Издательство Московского университета 2002 УДК 546 ББК24. 1 К 66 Рецензент профессор Коробов М. В. (химический факультет МГУ) Коренев Ю. М. , Овчаренко В. П. Общая и неорганическая химия. Часть III. Основы химической К 66 термодинамики и кинетики. — М. : Издательство Московского университета, 2002. — 48 с. ISBN 5-211-04679-Х Настоящее пособие составлено в соответствии с программой курса неорганической химии, читаемого учащимся химико-биологического отделения Школы имени А. Н. Колмогорова Специализированного учебно-научного центра МГУ. Пособие знакомит учащихся с основными положениями химической термодинамики и формальной кинетики. УДК 546 ББК24. 1 ISBN 5-211-04679-Х © Ю. М. Коренев, В. П. Овчаренко — 2002 г. © И. Н. Коровин — оформление, 2002 г. Глава 1 Основы термодинамики В ходе протекания химической реакции происходит разрыв одних химических связей (сопровождающийся поглощением энергии) и образование других (в этом процессе энергия выделяется). Поэтому для предсказания направления протекания химических реакций необходимо знать законы обмена энергией между различными телами (системой) и окружающей средой. Изучением этих законов занимается термодинамика. Термин «термодинамика» впервые появился в статье В. Томсона в 1854 г. и в переводе означает «теплота-работа». Еще раньше (в 1849 г. ) Томсон предложил термин «термодинамический» для характеристики придуманной Сади Карно тепловой машины, производящей работу. Классическая термодинамика рассматривает вещество с точки зрения изменения макроскопических свойств, таких как давление, температура, объем, потенциал и т. п. Описанием вещества с точки зрения микроскопических свойств занимается статистическая термодинамика. Ниже будет рассмотрен только классический подход. § 1. 1. Основные определения Рассмотрим некоторые важнейшие понятия, которыми мы будем пользоваться в дальнейшем. Система — тело или группа тел, могущих взаимодействовать между собой и мысленно отделенных от окружающей среды границей раздела. Под взаимодействием подразумевается обмен энергией и веществом. Если обмен веществом и энергией возможен не только внутри системы, но и между системой и окружающей средой, то система называется открытой. Примером открытой системы может служить стакан горячего чая. Если обмен веществом с окружающей средой невозможен, система называется закрытой. В качестве примера закрытой системы можно привести невскрытую банку консервов. Если, наконец, невозможен обмен ни веществом, ни энергией, система называется изолированной. Привести пример изолированной системы затруднительно, т. к. даже Солнечная система является изолированной лишь в первом приближении. В какой-то мере такой системой можно считать закрытый сосуд Дьюара. Энергия (от греч. energeia — действие, деятельность) — общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Основы термодинамики В соответствии с различными формами движения материи энергию разделяют на механическую, электромагнитную, ядерную, тепловую, и т.