Cơ sở lý thuyết hóa học _Chương 4 – Tài liệu text

Bài viết Cơ sở lý thuyết hóa học _Chương 4 – Tài liệu text thuộc chủ đề về Hỏi & Đáp thời gian này đang được rất nhiều bạn quan tâm đúng không nào !! Hôm nay, Hãy cùng https://hlink.vn/hoi-dap/ tìm hiểu Cơ sở lý thuyết hóa học _Chương 4 – Tài liệu text trong bài viết hôm nay nhé ! Các bạn đang xem bài : “Cơ sở lý thuyết hóa học _Chương 4 – Tài liệu text”

Đánh giá về Cơ sở lý thuyết hóa học _Chương 4 – Tài liệu text

Bài giảng môn ơ sở lý thuyết Hóa học

Nguyễn Ngọc Thịnh, Đại học Bách khoa Hà Nội! “# $% & ‘() * +, #’, -. / 0”,)) 1 *)! &

Chương IV: Cân bằng pha!”#$%”&'”()*+”,+-.”1. Pha () là phần đồng thể của hệ có thành phần, tính chất lý học , tính chất hoá họcgiống nhau ở mọi điểm của phần đồng thể đó và có bề mặt phân chia với các phần kháccủa hệ.- Pha chỉ gồm 1 chất gọi là pha nguyên chất (pha đơn) còn pha gồm 2 chất trở lên–> gọilà pha phức tạp.- Hệ gồm 1 pha –> hệ đồng thể.- Hệ2 pha -> hệ dị thể.Ví dụ: Hệ gồm H2O đá + H2O lỏng + H2O hơi => gồm 3 pha: rắn, lỏng, hơi.Hệ gồm CaCO3(r), CaO(r),CO2(k) –> 3 pha: 2 fa rắn + 1 pha khí2. Cấu tử: Là phần hợp thành của hệ có khả năng được tách ra khỏi hệ và tồn tại được bên ngoàihệ.Số cấu tử trong hệ kí hiệu là R

Ví dụ: dung dịch NaCl gồm 2 cấu tử là NaCl và H2O –> R=23.Số cấu tử độc lập (K): Là số tối thiểu các cấu tử đủ để xác định thành phần của tất cảcác pha trong hệ.- Nếu các cấu tử không phản ứng với nhéu và nếu pha có thành phần khác nhau thì K=R(trong hệ không có phương trình liên lạc nồng độ các cấu tử)Ví dụ: dung dịch NaCl => R=K=2.-Nếu các cấu tử tương tác với nhéu và nằm cân bằngvới nhau–> chúng không còn độc lậpvới nhéu nữa–> K=R-qq: số hệ thức liên lạc giữa các nồng độ ( q có khả năng là phương trình hằng số cân bằng, điềukiện đầu về nồng độ của các cấu tử)Ví dụ: Hệ gồm 3 cấu tử HCl, Cl2, H2đều là các chất khí có tương tác,nằm cân bằng vớinhéu: 2HCl(k) H2(k) + Cl2(k)

[ ][ ][]222!”!”#

!= => biết được nồng độ của 2 cấu tử sẽ biết được nồngđộ của cấu tử còn lại.Vậy hệ có: R=3, q=1, ==> K= R-q=2Nếu giả thiết ban đầu hệ chỉ có HCl ( hoặc cho tỉ lệ mol H2:Cl2ban đầu) => q=2 => K=14.Bậc tự do của hệ(C): Là số tối thiểu các thông số trạng thái cường độ (P,T,C) đủ để xácđịnh trạng thái cân bằng của 1 hệ ( là số thông số trạng thái cường độ có thể thay đổi1cách độc lập mà không làm biến đổi số pha của hệ)Ví dụ: H2O(l) H2O(k)==> cân bằng có 2 pha==> C=1 vìBài giảng môn ơ sở lý thuyết Hóa học

Nguyễn Ngọc Thịnh, Đại học Bách khoa Hà Nội!”#$%&'()*+,#’,-./0″,))1*)!&

+ có khả năng thay đổi 1 trong 2 thông số P hoặc T mà không làm thay đổi ngay số pha củahệ.+ Hoặc: ở một nhiệt độ xác định thì P hơi H2O nằm cân bằng với H2O lỏng là xác

định, tức là chỉ cần biết 1 trong 2 thông số T hoặc P thì xác định được trạng thái cân bằngcủa hệ.5.Cân bằng pha: Cân bằng trong các hệ dị thể, ở đó các cấu tử không phản ứng hoá họcvới nhéu nhưng xảy ra các quá trình biến đổi pha của các cấu tử => cân bằng pha.!”/01″%23″4)5″6+77&!”Xét hệ gồm R cấu tử 1,2,….R được phân bố trong

pha (

,…,,, pha)1.Điều kiện để các pha nằm cân bằng với nhau: Đảm bảo các cân bằng sau:- Cân bằng nhiệt: nhiệt độ ở các pha bằng nhau

$$$$ ==== …-Cân bằng cơ: áp suất ở các pha bằng nhéu

%%%% ==== …-Cân bằng hoá: thế hoá của mỗi cấu tử trong các pha bằng nhau:

&&&&

==== …2.Qui tắc pha Gibbs- Các thông số trạng thái cường độ xác định trạng thái của hệ là T,P, CGọi Nilà nồng độ mol phần của cấu tử i trong 1 pha thì N

1+N2+N3+…+Ni=1=> Vậy để xác định nồng độ của R cấu tử trong 1 pha cần biết nồng độ của (R-1) cấutử.Vì có

pha => để xác định nồng độ của R cấu tử trong

pha thì số nồng độ cầnbiết là

(R-1).Từ đó số thông số trạng thái cường độ xác định trạng thái của hệ là

(R-1)+ 2trong đó số 2: biểu thị 2 thông số bên ngoài là T và P xác định trạng thái của hệVì các pha nằm cân bằng với nhéu => các thông số không độc lập với nhau nữa:

có liênhệ với nồng độ mà khi cân bằng thì

của mỗi cấu tử trong các pha phải bằng nhau ( điềukiện cân bằng hoá)

)(…)()(

111===)(…)()(

222===

)(…)()(

”’===Bài giảng môn ơ sở lý thuyết Hóa học

Nguyễn Ngọc Thịnh, Đại học Bách khoa Hà Nội!”#$%&'()*+,#’,-./0″,))1*)!&

=> Mỗi cấu tử có (

-1) phương trình LH ==> R cấu tử có có R(

-1) phương trìnhliên lạc giữa các thông số.Nếu có thêm q phương trình liên hệ nồng độ các cấu tử, ví dụ: khi có phản ứng hoá họcgiữa các cấu tử thì số phương trình liên lạc các thông số trạng thái cường độ của hệ là:R(

-1) + qBậc tự do của hệ = Các thông số trạng thái số phương trình LH giữa các thông sốC= [

(R-1)+2]-[R(

-1)+q]C=R-q-

+2C= K – q + 2 => Biểu thức toán học của quy tắc pha Gibbs* Nhận xét:+ Khi K tăng, => C tăng,

tăng và C hạn chế.+ Bậc tự do 20

#!

+Nếu trong điều kiện đẳng nhiệt hoặc đẳng áp thì: C =K –

+ 1 (Nếu phương trìnhcó 0=D( => P không tác động tới phản ứng –> sử dụng phương trình này)+Nếu hệ vừa đẳng nhiệt vừa đẳng áp thì C=K-

Ví dụ1: Xét hệ 1 cấu tử (R=K=1), ví dụ nước nguyên chất- Nếu ở trạng thái hơi =>

=1 => C= K-

+2= 1-1+2=2 => trạng thái của hơi nước đượcxác định bởi 2 thông số trạng thái cường độ là T và P- Nếu hơi nước nằm cân bằng với nước lỏng thì

=2=> C=1-2+2=1 => trạng thái của hệgồm H2O lỏng và hơi được xác định bởi 1 trong 2 thông số là T hoặc P ( vì ở 1nhiệt độxác định thì P của hơi nước là xác định)Ví dụ2: Xét hệ gồm: Mg(OH)2(r) <=> MgO (r) + H2O(k)

=2 pha rắn + 1 pha khí =3 phaC=R-q+2=3-1-3+2=1=> được phép thay đổi 1 trong 2 thông số là T hoặc P mà không làm thay đổi số pha củahệ hoặc trạng thái cân bằng được xác định bằng 1 trong 2 thông số T hoặc)()*%2

III.Cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử1.Cân bằng pha trong hệ 1 cấu tửXét hệ gồm 1 chất nguyên chất, khi trong hệ có 2 pha nằm cân bằng nhau:Rắn(R) <=> Lỏng(L)Lỏng(L)<=>Hơi (H)Rắn (R)<=>Hơi (H)(

” ) => vì hệ 1 cấu tử, số pha 3 (3 2

# )Bài giảng môn ơ sở lý thuyết Hóa học

Nguyễn Ngọc Thịnh, Đại học Bách khoa Hà Nội!”#$%&'()*+,#’,-./0″,))1*)!&

=> C= K-

+2 =1-2+2 =1 (R=K-1) trạng thái cân bằng giữa hai pha được đặc trưngbởi hoặc T hoặc P, tức là nếu 1 trong 2 thông số trạng thái là P hoặc T biến đổi thì thông

số kia phải biến đổi theo: p=f(T) hoặc T=f(P). chi tiết là :- ở P=const=> chất nguyên chất nóng chảy, sôi hoặc chuyển trạng thái tinh thể ở 1 nhiệtđộ nhất định, được gọi là nhiệt độ chuyển phaTcf, nhiệt độ này không bị biến đổi trongsuốt quy trình chuyển pha. Khi áp suất thay đổi => Tcfthay đổi theo.Vídụ: ở P=1atm, nước nguyên chất đông đặc ở 0C và sôi ở 100Cở P=2atm, nước nguyên chất đông đặc ở 0,0076C và sôi ở 120C-ở T=const, hơi nằm cân bằng với lỏng và rắn có P nhất định gọi là P hơi bão hoà (hơi đóđược goi là hơi bão hoà)Các đường cong biểu thị sự phụ thuộc của Phơi bão hoàcủa pha rắn vào nhiệt độ, của pha lỏngvào nhiệt độ và nhiệt độ nóng chảy vào P cắt nhau tại 1 điểm gọi là điểm ba, ở điểm banày ba pha rắn lỏng hơi (R, L, H) nằm cân bằng với nhéu:

RLH

Khi đó C=1-3+2 =0 => vị trí điểm ba không phụ thuộc vào T và P mà chỉ phụ thuộc vàobản chất chất nghiên cứu.2. !nh hưởng của áp suất đến nhiệt độ nóng chảy, sôi và chuyển dạng tinh thể củachất nguyên chấtVì hệ 1 cấu tử nên thế hóa đồng nhất với thế đẳng áp mol (Gi=im ). Khi T, P không đổiđiều kiện cân bằng giữa hai pha và là:)()(GG

=Vì hệ có C=1 nên nếu một thông số biến đổi, ví dụ, áp suất biến đổi một lượng dP thìmuốn hai pha tồn tại cân bằng, nhiệt độ cũng phải biến đổi một lượng dT. Khi đó thếđẳng áp mol phải biến đổi:)()()(dGGG

>

)()()(dGGG

>

Sao cho:)()()()(dGGdGG

=

=>)()(dGdG

=Thay vào công thức: dG= VdP SdT ta có:dTSdPVdTSdPV)()()()(

=

=>SVSSVVdPdT)()()()(

=

=

Bài giảng môn ơ sở lý thuyết Hóa học

Nguyễn Ngọc Thịnh, Đại học Bách khoa Hà Nội!”#$%&'()*+,#’,-./0″,))1*)!&

CóTHS = suy ra:cfHVdPdT

Tcf= ố phương trình ClapeyronTrong đóH được tính bằng J thì V tính bằng m3, T bằng K và P bằng Pa.Khi một chất sôi thì V =V

h- Vl>0 và Hhh>0 (hh:hóa hơi), nên áp suất bênngoài tăng thì nhiệt độ sôi tăng theo.Khi nóng chảy Hnc>0 và đa số trường hợp=V Vl-Vr>0, Vì vậy P tăng thìnhiệt độ nóng chảy tăng. Đối với nước VlrnênV thì nhiệt độ nóng chảy của nước Giảm.3. !nh hưởng của nhiệt độ đến áp suất hơi bão hoà của chất nguyên chấtXét các trường hợp: L HR HVì Vr,Vliên hệ=>)”)++++

=D và),)++++

=DNếu hơi được coi là khí lý tưởng,xét đối với 1 mol có:

%’$+)= thay vào phương trình Clayperon có:%’$

+$

+$

-$-%././././

././….2D=D=DD==>-$’$

%-%2D= (vì %-%-%ln= ) nên có:2’$

-$%-

D=ln-> phương trìnhClaypeyron-ClausiusTrong khoảng nhiệt độ hẹp -> có khả năng coi .0(12 =D khi đó có

D=211211$$’

%%ln (*)

Biểu thức (*) cho biết có khả năng:Tính áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ T2(hoặc T

1) khi biết P ở nhiệt độ T1và./DTính nhiệt độ sôi ở P bất kì khi biết nhiệt độ sôi ở một áp suất nào đó và Dbay hơi.Tính D bằng cách đo P1và P2ở 2 nhiệt độ khác nhau.P1,P2: cùng đơn vịR=8,314J.K-1.mol-1

D : J

Các câu hỏi về cấu tử là gì