CHƯƠNG NGUYÊN LÝ II CHIỀU VÀ GIỚI HẠN CỦA QUÁ TRÌNH Nguyen Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)  Là biến đổi xảy cách tự nhiên mà không cần tác động yếu tố bên  Một biến đổi tự nhiên không thiết phải xảy nhanh  Chiều biến đổi tự nhiên phụ thuộc vào nhiệt độ  Xét mặt lượng trình hóa học có xu hướng tự diễn có giảm enthalpy Nguyen Sự biến đổi tự nhiên (spontaneous change)  Tuy nhiên, số trình diễn enthalpy lớn Do đó, dựa vào biến đổi nội (hay Enthalpy ∆H) khơng thể tiên đốn chiều phản ứng  Để tiên đốn xác chiều hướng phản ứng ta cần phải xem xét yếu tố ĐỘ MẤT TRẬT TỰ hệ (được thể qua giá trị ENTROPY ký hiệu S) Nguyen Các trình thuận nghịch Reversible Processes Trong trình thuận nghịch hệ thống thay đổi theo cách hệ thống môi trường xung quanh trở lại trạng thái ban đầu trình thuận nghịch (In a reversible process the system changes in such a way that the system and surroundings can be put back in their original states by exactly reversing the process) Sự thay đổi nhỏ trình thuận nghịch (Changes are infinitesimally small in a reversible process.) Nguyen Quá trình bất thuận nghịch Irreversible Processes  Q trình bất thuận nghịch khơng thể thực trình ngược lại hệ thống thay đổi (Irreversible processes cannot be undone by exactly reversing the change to the system)  Tất trình tự phát bất thuận nghịch (All Spontaneous processes are irreversible)  Tất trình xảy thực tế bất thuận nghịch (All Real processes are irreversible ) Nguyen Entropy Entropi (S) thước đo độ hỗn loạn trạng thái hệ thống Các biến đổi xảy tự nhiên kèm với tăng entropy Entropy hàm trạng thái Cho hệ thống: ∆S = Scuối - Sđầu Nếu ∆S > hệ thống trật tự ∆S < hệ thống trật tự Nguyen Tính chất entropi Mỗi chất có giá trị entropi riêng , phân tử phức tạp entropi lớn Entropi chất 0K chúng trạng thái xếp (W=1) Entropi chất tăng theo tăng nhiệt độ Entropi hàm trạng thái tăng entropi q trình tính theo cơng thức: ∆Sor = ΣnSsản phẩm - ΣnStác chất Nguyen Entropy tiêu chuẩn S 298 Là giá trị Entropy mol chất đo điều kiện điều kiện tiêu chuẩn có áp suất atm (760 mm Hg), nhiệt độ 25oC (298.15K) Đơn vị tính S0298 cal/mol.K J/mol.K Nguyen Sự biến đổi entropy Entropy Changes  Nhìn chung, entropy tăng : +Khí tạo từ dạng lỏng rắn + Dung dịch chât hòa tan tạo từ chất rắn + Số lượng phân tử khí tăng + Số lượng phân tử tăng  In general, entropy increases when  Gases are formed from liquids and solids  Liquids or solutions are formed from solids  The number of gas molecules increases  The number of moles increases Nguyen Định luật nhiệt động học Third Law of Thermodynamics Entropy chất kết tinh hoàn toàn nhiệt độ không tuyệt đối không (The entropy of a pure crystalline substance at absolute zero is 0) 10 Nguyen Entropy tiêu chuẩn xét chiều hệ lập Nếu: dS > → Q trình tự xảy dS = → Quá trình đạt cân Nếu xét chiều hệ khơng lập, ta cô lập hệ cách ghép thêm môi trường vào hệ ∆Stc = ∆Shệ + ∆Smôi trường 14 Nguyen Nguyên lý II Entropy hệ cô lập – chiều hướng q trình Hệ lập = hệ khảo sát + nguồn nhiệt bên ngồi ∆Shệ lập = (∆Shệ khảo sát + ∆Snguồn nhiệt) ≥ Nếu trình diễn thuận nghịch (CB) entropy hệ cô lập không đổi: ∆Shệ cô lập = Trong hệ lập diễn q trình khơng thuận nghịch trình làm cho entropy hệ cô lập tăng lên: ∆Shệ cô lập > 15 Nguyen Entropy số trình Nếu trình thuận nghịch (TN) δQ  dS =  ÷  T TN Ở nhiệt độ xác định Khi hệ chuyển từ TT1 sang TT2 Nếu trình bất thuận nghịch (BTN) hay tự xảy 16 Nguyen Entropy số trình thuận nghịch Quá trình đẳng áp đẳng tích dS = C.(dT/T) Q trình đẳng nhiệt ∆ST = QT/T Nếu hệ KLT: ∆ST = nR.ln(V2/V1) = nR.ln(P1/P2) 17 Nguyen Ảnh hưởng môi trường ∆Stổng cộng = ∆Shệ + ∆Smôi trường ∆Smôi trường tỷ lệ thuận với lượng nhiệt tỏa từ hệ thống (-∆H) tỷ lệ nghịch với nhiệt độ T Tại áp suất khơng đổi, ta viết : ∆Smôi trường = -∆H/ T tức là: 18 ∆Stổng cộng = ∆Shệ - ∆H/ T Nguyen Ảnh hưởng mơi trường Ví dụ: Phản ứng Mg (r) + O2 (k) → MgO(r) có ∆Sor = -217 J.K-1.mol-1