化学热力学基础.

用热力学的原理和方法来研究化学过程及其伴随的 能量变化就形成了化学热力学。 化学热力学研究化学反应的热效应、化学反应的方 向与限度、化学平衡、溶液与相平衡、电化学热力学、 表面与界面化学热力学等内容。
经典热力学问题
1.热从高温物体流向低温物体是自发的，倒过来（电 冰箱制冷）是不自发的，需要做电功。 2.气体从高压处流向低压处是自发的，倒过来（空气 压缩机）是不自发的。 3.水从高处往低处流，倒过来（抽水机/水泵）是不 自发的。 4.氢气在氧气中燃烧是自发的，倒过来（电解水）是 不自发的。 5. N 3H 2NH 哈伯合成氨 2 2 3 6. Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 生产实践的要求
m1 x 0 x 2 m 2 x1 x 0
*
* 4、理想气体：
1、气体分子间没有相互作用力， 2、气体分子自身没有体积
实际气体：压力不大、温度不低
理想气体状态方程pV=nRT “状态”P、V、T等 理想气体常量R=8.314J/mol·K =8.314m3·Pa/mol·K 在实验确定Βιβλιοθήκη Baidu变化规律之后，延伸变化规律到实验范 围之外，称为“外推”法。 在实验确定了变化规律之后，在变化规律内选点求值 则称为“内插”法。
根据系统和环境之间物质、能量传递情况的不同，将 系统分为以下三种情况 敞开系统(open system)：系统与环境之间通过边界 既有物质的传递，也可 以热和功的形式传递能量。 封闭系统(closed system)：系统与环境之间通过边 界只有能量的传递，而没有物质的传递。 孤立系统(isolated system)：系统与环境之间没有 任何作用。既没有物质的传递，也没有能量的交换。
摩尔质量M：g/mol（标明化学式）
摩尔反应：（标明化学方程式），也是基本微粒组合 物质的量分数
又称为摩尔分数
ni xi n总
* 3、浓度的表示方法：
物质的量浓度=体积摩尔浓度CB=nB/V～mol/L 质量摩尔浓度mB=nB/wA=nB/nAMA～mol/kg 通常A是溶剂，B是溶质 质量分数/质量百分浓度wB/w总 物理量的分类： 强度量：不具有加合性～浓度、温度、压力、密度 广度量，具有加合性～质量、物质的量、体积、长度
封 闭 系 统
敞 开 系 统
孤立系统 若非特别申明，我们所讨论的系统都是封闭系统
*环境温度和压力
我们知道：环境是除划定为研究系统以外的整个物质 世界，因而环境温度和压力可以认定是恒定不变的，通常 规定298.15K为环境温度。 以标准大气压为环境压力（物理学中的压强概念）， 所谓标准大气压，源自地球底层大气最经常呈现的压力， 其数值为： P=760mmHg=760torr=1atm=1.01325×105Pa（帕斯卡） 热力学标准压力，符号Pθ （右上标符号为“标准” ） Pθ =1bar=100KPa 标准压力修改之后热力学数据有1%的变动
7.石墨转化为金刚石
热力学应用范围
热力学能够解决化学反应的热效应，化学反应的方向 与限度问题。 但不能解决反应的快慢，反应速率和催化剂以及反应 机理等问题，这些是化学动力学问题。
5-2 热力学的术语和基本概念
1、系统与环境： 系统(system)是被人为地划分出来的作为研究对象的 物质。（体系或物系） 环境(surrounding)是系统之外，与系统密切相关的物 质世界。如容器壁等。 它是由大量微观粒子（分子、原子和离子组成的宏观 集合体。系统与环境之间有时有明显的边界，这一边界可 以是实际的界面也可以是人为确定的用来划定研究对象的 空间范围。
*2、物质的量 the amount of substance
物质的量n/mol。 当物质的微粒数或其特定组合数与0.012kg12C的原子 数相等时，其“物质的量”是1mol。 0.012kg12C的原子数叫做阿伏伽德罗数 阿伏伽德罗常量N0，L（mol） 使用mol时，必须明确其基本单元，通常用化学式表示； 摩尔体积Vm，理想气体的标准状况（273.1K，101.325kPa）
鉴于溶液的体积随温度而变，导致“物质的量浓度”也随温度
而变，在严格的热力学计算中，为避免温度对数据的影响，常不使
用“物质的量浓度”而使用质量摩尔浓度。但在实验室里，常使用 物质的量浓度比较方便。
* 3、浓度的表示方法：
物质的量浓度=体积摩尔浓度CB=nB/V～mol/L 质量摩尔浓度bB=nB/wA=nB/nAMA～mol/kg
化学热力学
热力学研究宏观过程的能量变化、过程的方向与限度的规律。 能量变化主要指热与功的转化；以及由此产生的……。因此也可 以说热力学是研究热和其他形式能量之间转化规律的科学。
它不涉及到物质的微观结构，热力学的研究方法是宏观的方法， 是以实验事实为基础，总结研究系统状态变化过程中的功能转化和热 力学过程的方向性问题。
* 4、理想气体：
在实验确定了变化规律之 后，延伸变化规律到实验范围 之外，称为“外推”。 在实验确定了变化规律之 后，在变化规律内选点求值则 称为“内插”
mB nB MB CB ......mB C B VM B V V
nB MB bB WA VA 1000
b B VA M B b B VA M B mB 1000 1000
mB
* 3、浓度的表示方法：
m 溶质 x m溶液
m1 x1 m2 x 2 （m1 m2） x0
第5章 化学热力学基础
Chapter 5 Basic Conception of Chemical Thermodynamics
本章重点内容
1 热力学术语和基本概念 Thermodynamics terms and primary concepts 2 热化学 Thermochemistry 3 焓和焓变 Enthalpy and enthalpy changes 4 熵和熵变 Entropy and entropy changes 5 自由能——反应自发性的判据 Free energy－to relate it to spontaneous process