видов энергии, связанных с переходами энергии между телами в форме
теплоты и работы.Химическая термодинамика рассматривает энергетические аспекты различных процессов и определяет условия их самопроизвольного протекания.
Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Лекция 4. Химическая термодинамика
Содержание
- 1. Лекция 4. Химическая термодинамика
- 2. Основные понятияПредметом классической термодинамики является изучение законов
- 3. Объектом изучения в термодинамике является термодинамическая система.
- 4. по однородности: гомогенные и гетерогенные;в зависимости от
- 5. Т/д равновесное состояние характеризуется постоянством всех свойств
- 6. Совокупность всех физических и химических свойств системы
- 7. Термодинамические процессы Если в системе в течение
- 8. Внутренняя энергияВнутренняя энергия (U) характеризует общий
- 9. Теплота и работаТеплота (Q) - неупорядоченный
- 10. Первое начало термодинамики
- 11. Формулировки1.Энергия не исчезает бесследно и не возникает
- 12. Математический вид: Q=U + W= U
- 13. Первый закон термодинамики в применении к некоторым
- 14. Закон Гесса
- 15. Следствия из закона Гесса.1. Нr 298 =νi
- 16. 2. Нr 298 =νi H0f 298(исх) -νi
- 17. Второе начало термодинамики
- 18. I закон термодинамики дает данные лишь о
- 19. Новая функция состояния: энтропия (S, Дж/моль·К) –
- 20. Термодинамические потенциалы
- 21. Биохимические реакции, сопровождающиеся уменьшением энергии Гиббса, называются
- 22. Кинетика и катализ
- 23. Кинетика – это учение о скоростях различных процессов и механизме их протекания.
- 24. Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции
- 25. Закон действующих масс для скоростейСкорость химической реакции
- 26. Молекулярность реакции определяется числом молекул (частиц), участвующих
- 27. Слайд 27
- 28. Методы определения порядка реакции
- 29. Зависимость скорости реакции от температуры
- 30. Правило Вант – Гоффа: При обычных температурах (Т
- 31. Энергетическая диаграмма (энергетический профиль реакции)
- 32. При протекании реакции реагируют
- 33. Катализ
- 34. Катализ бывает:Положительный и отрицательный, (когда
- 35. Механизм катализа
- 36. Ферментативный катализ – катализ биохимических процессов
- 37. Специфические свойства ферментовРазмер. Относительная молекулярная масса ферментов
- 38. Высокая специфичность. Под специфичностью фермента понимается его
- 39. Кинетика ферментативного катализа описывается уравнением:
- 40. Скачать презентанцию
Основные понятияПредметом классической термодинамики является изучение законов взаимных превращений различных видов энергии, связанных с переходами энергии между телами в форме теплоты и работы. Химическая термодинамика рассматривает энергетические аспекты различных процессов и
Слайды и текст этой презентации
Слайд 2Основные понятия
Предметом классической термодинамики является изучение законов взаимных превращений различных
Химическая термодинамика рассматривает энергетические аспекты различных процессов и определяет условия их самопроизвольного протекания.
Слайд 3Объектом изучения в термодинамике является термодинамическая система.
Системой называют отдельное
тело или группу тел, фактически или мысленно отделенных от окружающей
среды.Окружающая среда – это все, что находится в прямом или косвенном контакте с системой.
Слайд 4по однородности: гомогенные и гетерогенные;
в зависимости от характера взаимодействия с
окружающей средой различают системы:
по состоянию: равновесные, стационарные и переходные.
Классификация систем
Слайд 5Т/д равновесное состояние характеризуется постоянством всех свойств во времени и
отсутствием потока вещества и энергии в системе.
Стационарное состояние характеризуется постоянством
свойств во времени и непрерывным обменом веществом и энергией между системой и окружающей средой.Переходное состояние характеризуется изменением свойств системы во времени.
Слайд 6Совокупность всех физических и химических свойств системы называют состоянием системы.
Его характеризуют термодинамическими параметрами, которые бывают:
Интенсивными – это такие свойства,
которые не зависят от массы и которые выравниваются при контакте систем (температура, давление, плотность, концентрация, химический потенциал). Свойства системы, зависящие от массы, называют экстенсивными (объём, масса, теплоёмкость, внутренняя энергия, энтальпия, энтропия, термодинамические потенциалы).
Слайд 7Термодинамические процессы
Если в системе в течение некоторого времени изменяется
хотя бы один из термодинамических параметров, то это означает протекание
термодинамического процесса:Изотермический (t = соnst)
Изохорический (V = соnst)
Изобарический (р = соnst)
Слайд 8Внутренняя энергия
Внутренняя энергия (U) характеризует общий запас энергии
системы. Она включает все виды энергии движения и взаимодействия частиц,
составляющих систему.Измерить U нельзя, поскольку невозможно лишить материю движения. Можно оценить лишь изменение внутренней энергии (U): U=Uкон-Uнач
Внутренняя энергия – функция состояния, т.е. не зависит от пути процесса, а только от начального и конечного состояния.
Экстенсивная величина [Дж/моль].
Слайд 9Теплота и работа
Теплота (Q) - неупорядоченный (хаотический) вид передачи
энергии.
Работа (W) - упорядоченный (организованный) вид передачи энергии.
Интенсивные параметры.
Измеряются в Дж/моль.Работа и теплота связаны с процессом и являются функциями процесса, зависят от пути процесса.
Слайд 11Формулировки
1.Энергия не исчезает бесследно и не возникает из ничего, переход
ее из одного вида в другой происходит в строго эквивалентных
количествах.2.Энергия изолированной системы постоянна.
3. Вечный двигатель первого рода невозможен, под которым подразумевается машина, производящая работу без затраты энергии.
Слайд 12
Математический вид:
Q=U + W= U + pV,
где Q - количество сообщенной системе теплоты; U - приращение
внутренней энергии; W – работа (pV –работа расширения), совершаемая системой.Т.е. количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение внутренней энергии и на совершение работы.
Слайд 13Первый закон термодинамики в применении к некоторым процессам
1. Изотермические процессы.
Т = const.
Q=U + W
Т.к. U = const,
то U = 0. Тогда: QT = W.2. Изохорные процессы. V = const.
Q=U + pV
Т.к. V = const, то V = 0. Тогда QV = U.
3. Изобарные процессы. р = const.
QР = U + рV = Н.
Слайд 15Следствия из закона Гесса.
1. Нr 298 =νi H0f 298(прод) -
νiH0f 298(исх)
Стандартной энтальпией образования соединения называют изменение энтальпии (или тепловой
эффект) в процессе образования одного моля данного вещества из простых веществ в стандартных условиях.Стандартные энтальпии образования простых веществ в устойчивом агрегатном состоянии равны нулю.
Слайд 162. Нr 298 =νi H0f 298(исх) -νi H0f 298(прод)
Стандартной
энтальпией сгорания называют изменение энтальпии в процессе полного сгорания в
атмосфере кислорода одного моля вещества до высших оксидов в стандартных условиях при выбранной температуре.Стандартные энтальпии сгорания высших оксидов в устойчивых состояниях равны нулю.
Слайд 18I закон термодинамики дает данные лишь о тепловыделении и говорит
о превращении одной формы энергии в другую.
Второй закон термодинамики
дает возможность определить направление самопроизвольного процесса и пределы его протекания.В термодинамическом смысле, самопроизвольный – это такой процесс, который совершается без внешних воздействий на систему.
Слайд 19Новая функция состояния:
энтропия (S, Дж/моль·К) – мера беспорядка системы.
Является критерием направленности процессов в изолированной системе: самопроизвольные (необратимые) процессы
происходят в направлении увеличения энтропии системы: dS > 0 .Формулировки второго закона термодинамики:
- Теплота не может самопроизвольно переходить от более холодного тела к более горячему (Клаузиус).
- Осуществление вечного двигателя второго рода невозможно. Под вечным двигателем второго рода подразумевают тепловую машину, превращающую всю теплоту в работу, т.е. без передачи части ее холодильнику (В. Оствальд).
Слайд 20Термодинамические потенциалы
критерием направленности
процессов в открытой и закрытой системах являются термодинамические потенциалы:
энергия Гиббса (GT,P<0) и энергия Гельмгольца (АT,V<0).
Расчет энергии Гиббса:
1)
2) По уравнению Гиббса – Гельмгольца:
.
3) По уравнению изотермы (с.у.):
∆G0 = -R·T·lnKp
Слайд 21Биохимические реакции, сопровождающиеся уменьшением энергии Гиббса, называются экзэргоническими реакциями.
Биохимические
реакции, сопровождающиеся увеличением энергии Гиббса, называются эндэргоническими, и они не
возможны без внешнего подвода энергии.В живых организмах эндэргонические реакции происходят за счет их сопряжения с экзэргоническими реакциями.
Слайд 24Основные понятия химической кинетики.
Скорость химической реакции – изменение количества вещества
вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу
времени в единице объема или на единицу площади:
Слайд 25Закон действующих масс для скоростей
Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций
всех реагентов в соответствующих степенях:
для реакции аА + bВ
сС + dDгде k – константа скорости реакции, зависящая от природы реагентов, механизма и температуры реакции. Физический смысл k: равна скорости при единичных концентрациях реагентов.
Слайд 26Молекулярность реакции определяется числом молекул (частиц), участвующих в элементарном акте
реакции.
По молекулярности различают реакции:
Одномолекулярные: А → В;
Бимолекулярные: 2А →
В; А + В С ;Тримолекулярные: 3А → В; А + 2В С .
Слайд 30 Правило Вант – Гоффа:
При обычных температурах (Т
на каждые 10, скорость реакции увеличивается в 2 – 4 раза:где = 2 4 (температурный коэффициент).
Слайд 32 При протекании реакции реагируют только те из
столкнувшихся молекул, которые обладают энергией выше некоторого уровня – барьерной
энергии ЕБ.Энергия активации Еак – величина, показывающая тот необходимый избыток энергии свыше средней, которым должны обладать молекулы, чтобы реакция была возможной.
Энергия активации зависит
от природы реагирующих веществ,
но не зависит от температуры.
С повышением температуры увеличивается доля активных молекул.
Энергия активации
Слайд 34 Катализ бывает:
Положительный и отрицательный, (когда скорость реакции уменьшается,
в таком случае катализатор называют ингибитором).
Гетерогенный (когда реагирующие вещества
и катализатор находятся в разных фазах) и гомогенный.Автокатализ – когда катализатором служит одно из исходных веществ, или один из продуктов реакции.
Слайд 36Ферментативный катализ
– катализ биохимических процессов (пищеварение, брожение спиртов,
биологическое окисление).
Ферменты – это белковые молекулы, которые катализируют химические
реакции в живых системах.
Слайд 37Специфические свойства ферментов
Размер. Относительная молекулярная масса ферментов составляет от 105
до 107, поэтому ферменты выделяют в самостоятельный класс ультрамикрогетерогенных катализаторов.
Высокая
каталитическая эффективность. Каталитическая активность ферментов превышает активность других катализаторов в тысячи раз. Например, 1 моль фермента алкогольдегидрогеназы за 1 с при температуре 25С способствует превращению 720 моль этанола в уксусный альдегид. Промышленный катализатор (1 моль) за 1 с даже при температуре 200С позволяет окислить только 1 моль этанола.
Слайд 38Высокая специфичность. Под специфичностью фермента понимается его свойство изменять скорость
реакций одного типа и не влиять на многие другие реакции,
протекающие в клетке.Необходимость строго определенных условий: определенная температура (36 – 38 С) и определенное значение рН.
Слайд 39Кинетика ферментативного катализа описывается уравнением:
Уравнение Михаэлиса – Ментен.
Величина Vmax – это максимальная скорость реакции ; КМ – константа Михаэлиса, численно равна такой концентрации субстрата, при которой скорость ферментативной реакции равна половине максимальной (Vmax/2).
Величина КМ для данной ферментативной реакции зависит от типа субстрата, рН реакционной среды, температуры и концентрации фермента в системе.
