Xem mẫu
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
CHƯƠNG 1
NGUYÊN LÝ I NHI T NG H C
1. M TS KHÁI NI M CƠ B N
1.1. H
H là m t ph n vĩ mô có gi i h n xác đ nh đang đ c kh o sát v phơng di n
trao đ i năng l ng và v t ch t. Ph n th gi i xung quanh h là môi tr ng ngoài đ i
v i h . Có ba lo i h :
H h (h m ): Là h có th trao đ i c năng l ng l n v t ch t v i môi tr ng
ngoài.
H kín (h đóng): Là h ch trao đ i v i môi tr ng ngoài năng l ng nhng
không trao đ i v t ch t.
H cô l p: Là h không trao đ i c năng l ng l n v t ch t v i môi tr ng
ngoài.
1.2. Tr ng thái
Tr ng thái là m t t nói lên đ c đi m c a h đang đư c kh o sát. M t h có
tr ng thái xác đ nh khi nh ng bi n s xác đ nh nh ng đ i lư ng c a h đư c bi t
m t cách chính xác như nhi t đ , th tích, áp su t, kh i lư ng riêng... các đ i lư ng
này đư c g i là bi n s tr ng thái c a h . Tr ng thái c a h s thay đ i n u ít nh t có
m t trong nh ng bi n s tr ng thái thay đ i.
1.3. Bi n i quá trình
M t h nhi t đ ng h c bi n đ i (hay th c hi n m t quá trình) khi tr ng thái
c a h thay đ i. Tr ng thái c a h thay đ i n u ít nh t có m t bi n s tr ng thái c a
h thay đ i. Bi n đ i đ c xác đ nh n u bi t rõ tr ng thái đ u và tr ng thái cu i.
Ð ng bi n đ i ch đ c xác đ nh khi bi t đ c tr ng thái đ u, tr ng thái cu i và t t
c nh ng tr ng thái trung gian mà h đã tr i qua.
Ng i ta chia ra các lo i bi n đ i:
Page 1
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
Bi n đ i h (m ): Là bi n đ i đem h t tr ng thái đ u đ n tr ng thái cu i khác
nhau.
Bi n đ i kín (đóng): Là bi n đ i đem h t tr ng thái đ u đ n tr ng thái cu i
gi ng nhau. Tr ng h p này, h đã th c hi n m t chu trình bi n đ i kín(chu trình)
Bi n đ i thu n ngh ch: Là bi n đ i mà các tr ng thái trung gian c a h tr i qua
đ c xem nh do các quá trình cân b ng. M t cách đơn gi n đ xác đ nh tính ch t
thu n ngh ch c a m t bi n đ i là kh o sát xem bi n đ i ng c l i có th x y ra đ c
hay không khi ch thay đ i r t ít đi u ki n th c nghi m. N u bi n đ i ng c x y ra
đ c thì đó là bi n đ i thu n ngh ch, n u bi n đ i ng c không x y ra đ c thì đó là
bi n đ i b t thu n ngh ch (hay bi n đ i t nhiên).
Bi n đ i đ ng tích: Là bi n đ i đ c th c hi n trong đi u ki n th tích c a h
không thay đ i.
Bi n đ i đ ng áp: Là bi n đ i đ c th c hi n trong đi u ki n áp su t không đ i.
Bi n đ i đ ng nhi t: Là bi n đ i đ c th c hi n trong đi u ki n nhi t đ không
đ i.
Bi n đ i đo n nhi t: Là bi n đ i đ c th c hi n trong đi u ki n không có s
trao đ i nhi t l ng gi a h v i môi tr ng ngoài.
1.4. Hàm tr ng thái
Laø nhöõng ñaïi löôïng daëc tröng cho moãi traïng thaùi cuûa heä vaø thöôøng ñöôïc bieåu dieãn
döôùi daïng moät haøm soá cuûa caùc thoâng soá traïng thaùi.
1.5. Nhi t và công
Ñaây laø hai hình thöùc truyeàn naêng löôïng cuûa heä. Coâng kyù hieäu laø A vaø nhieät kyù hieäu
laø Q.
Quy öôùc daáu Coâng A Nhieät Q
Heä sinh >0
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
Heä nhaän 0
2. NGUYÊN LÝ TH NH T C A NHI T Đ NG H C
2.1. Nguyên lý th nh t nhi t đ ng h c và n i năng U
Noäi dung:Ttrong moät quaù trình baát kyø bieán thieân noäi naêng ∆U cuûa heä baèng nhieät maø
heä nhaän tröø ñi coâng maø heä sinh.
∆U = Q - A
2.2. Aùp duïng nguyeân lyù thöù nhaát cho moät soá quaù trình
a. Qúa trình đ ng tích: V= h ng s , dV=0.
Do qúa trình là đ ng tích nên công t
h tích không th c hi n đư c.
Do đó: QV = ΔU.
V y: Nhi t mà h nh n đư c trong quá trình đ ng tích b ng v i bi n thiên n i năng c a h .
b. Qúa trình đ ng áp: p = h ng s , dp=0.
Công th c hi n trong trư ng h p này là:
Ap = p.(V2-V1).
Do đó nhi t c a quá trình: Qp = ΔH.
V y: Nhi t h nh n đư c trong quá trình đ ng áp b ng bi n thiên enthalpy c a h .
c. Qúa trình đ ng áp c a khí lý tư ng: p = h ng s , dp=0.
Theo phương trình tr ng thái c a khí lý tư ng v i n mol khí như sau:
pV=nRT.
Trong đó R là h ng s khí lý tư ng. Do đó công d n n đ ng áp có th tính theo phương
trình sau:
Ap = nRΔT.
Page 3
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
ΔUp = Qp – nRΔT.
d. Qúa trình dãn n đ ng nhi t c a khí lý tư ng
Áp d ng tính ch t c a đ nh lu t Joule: n i năng c a khí lý tư ng ch ph thu c vào
nhi t đ , t đó có th suy ra: Bi n thiên n i năng đ ng nhi t c a quá trình là b ng không
ΔUT = 0.
V y: QT = AT = nRTlnp2/p1=nRT.lnv2/v1.
3. Đ NH LU T HESS
3.1. N i dung đ nh lu t
Trong quá trình đ ng áp hay đ ng tích, nhi t ph n ng ch ph thu c vào tr ng thái
đ u và tr ng thái cu i mà không ph thu c vào tr ng thái trung gian c a quá trình.
QV = ΔU và Qp = ΔH
Đ i v i các quá trình c a khí lý tư ng: ΔH=ΔU + RTΔn.
3.2. Caùc heä quaû cuûa ñònh luaät Hess
p d ng đ nh lu t Hess có th xác đ nh hi u ng nhi t c a các quá trình thông qua
hi u ng nhi t c a ác quá trình khác có liên quan ho c thông qua nhi t sinh, nhi t
cháy…c a các ch t trong quá trình.
- Nhi t ph n ng ngh ch b ng nhưng trái d u v i nhi t c a ph n ng thu n:
ΔHngh ch = - ΔHthu n.
- Nhi t ph n ng t ng b ng nhi t sinh c a các ch t t o thành tr đi nhi t sinh c a các
ch t tham gia quá trình:
ΔH ph n ng =∑∆Hsc - ∑ ∆Hsd
- Nhi t ph n ng b ng t ng nhi t cháy c a các ch t tham gia quá trình tr đi t ng nhi t
cháy c a các ch t t o thành:
ΔH ph n ng =∑∆Hcd - ∑ ∆Hcc
Page 4
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
4. NHI T DUNG
4.1. Ñònh nghóa caùc loaïi nhieät dung
Nhi t dung riêng c a m t ch t b t kỳ là m t đ i lư ng v t lý có giá tr b ng nhi t
lư ng c n cung c p cho m t đơn v kh i lư ng ch t đó đ làm tăng nhi t đ thêm 1o.
Nhi t dung riêng phân t c a m t ch t b t kỳ là m t đ i lư ng v t lý có giá tr b ng
nhi t lư ng c n cung c p cho m t kmol ch t y đ làm tăng nhi u đ lên 1 đ .
Ký hi u nhi t dung riêng là c, Cal/g.K
Nhi t dung riêng phân t là C, Cal/mol.K
Ð i v i ch t khí ta c n phân bi t xem ta làm nóng ch t khí trong đi u ki n nào: đ ng
tích hay đ ng áp. Do đó ta có nhi t dung riêng đ ng tích và nhi t dung riêng đ ng áp.
Nhieät dung ñaúng aùp: Cp
Nhieät dung ñaúng tích: Cv
Cp + Cv = R
5. Ñònh luaät Kirchhoff
Bieåu thöùc toaùn hoïc cuûa ñònh luaät Kirchhoff:
Page 5
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
CHƯƠNG II
NGUYEÂN LYÙ II CUÛA NHIEÄT ÑOÄNG HOÏC
I. M T S KHÁI NI M CƠ B N:
1. Quaù trình töï xaûy ra vaø khoâng töï xaûy ra.
2. Traïng thaùi caân baèng.
3. Quaù trình thuaän nghòch vaø baát thuaän nghòch.
II. NGUYÊN LÝ TH HAI C A NHI T Đ NG H C:
1 ENTROPY
1.1 Ñ nh nghĩa entropy
Khi xeùt quaù trình thuaän nghòch, ñaúng nhieät thì tyû soá Q/T cuûa quaù trình khoâng ñoåi, noù
chæ phuï thuoäc vaøo traïng thaùi ñaàu vaø cuoái maø khoâng phuï thuoïc vaøo ñöôøng ñi. Noù mang tính
chaát nhö moät haøm traïng thaùi, haøm naøy ñöôïc goïi laø Entropy vaø kyù hieäu laø S.
∆S = QTN/T (Cal/mol.K hay J/mol.K)
1.2 Caùc tính chaát c a entropy.
Theo ñ nh nghĩa, thì entropy coù nh ng tính ch t sau:
a, Entropy laø ñ i lư ng ñ c trưng cho thu c tính h n lo n c a h , tương t như
n i năng entropy coù tính c ng.
b, Entropy laø moät haøm cuûa xaùc suaát nhieät ñoäng W
S = f(W)
c, Söï taêng entropy luoân keøm theo quaù trình naøo ñoù daãn ñeán moät traïng thaùi coù xaùc
suaát lôùn hôn, coù nhieàu khaû naêng thöïc hieän hôn.
1.3 Duøng Entropy ñeå xeùt chieàu trong heä coâ laäp.
Trong caùc heä coâ laäp, quaù trình xaûy ra laø ñoaïn nhieät hay δQ = 0, vaäy:
Page 6
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
- Neáu dS > 0 quaù trình töï xaûy ra
- Neáu d2S < 0 hay dS = 0 quaù trình ñaït caân baèng.
1.4. Bieán thieân Entropy cuûa moät soá quaù trình thuaän nghòch.
- Quaù trình ñaúng aùp hoaëc ñaúng tích:
( p=const, V =const)
- Quaù trình ñaúng nhieät:
(T=const)
- Caùc quaù trình chuyeån pha:
( laø caùc quaù trình thuaän nghòch ñaúng nhieät ñaúng aùp)
1.5. Tieân ñeà Planck veà Entropy tuyeät ñoái.
∆So298 = ∑∆So298c - ∑∆So298d
III. HÀM Đ C TRƯNG.
1. Đ nh nghĩa hàm đ c trưng.
Hàm đ c trưng là m t hàm tr ng thái mà thông qua đó các đ o hàm các c p c a nó
có th xác đ nh m i thông s vĩ mô c a h .
2. Hàm entropy.
Mô t toán h c như sau: dS = δQtn/T
3. Hàm n i năng U.
Hàm Anthalpy H.
Còn g i là hàm nhi t, mô t toán h c như sau: H = U + PV. V i th nguyên là cal hay J.
4. Th nhi t đ ng đ ng nhi t, đ ng áp.
Còn g i là hàm năng lư ng Gibbs, đư c mô t như sau:
Page 7
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
G = H – TS. V i th nguyên là cal ho c J.
5. Th đ ng nhi t, đ ng tích.
Còn g i là th đ ng tích hay là hàm năng lư ng Helmholtz, đươck mô t b i bi u th c:
F = U – TS. V i th nguyên là cal ho c J.
* T m i hàm đ c trưng và vi phân riêng ph n c a hàm theo các bi n s tương ng có th
xác đ nh đư c nh ng thu c tính nhi t đ ng c a h .
IV. Caùc phöông trình nhieät ñoäng cô baûn.
Các phương trình nhi t đ ng cơ b n là các mô t toán h c c a n i dung nguyên lý 1
và nguyên lý 2 c a nhi t đ ng l c h c.
1. K t h p hai nguyên lý 1 và 2.
dU ≤ TdS – PdV – δA’
2. T đ nh nghĩa c a hàm H.
H = U + PV, l y vi phân và thay hàm dU vào ta có:
dH ≤ TdS + VdP - δA’
3. T hàm th đ ng nhi t, đ ng áp.
G = H – TS, l y vi phân và thay hàm dH vào ta có:
dG ≤ SdT+ VdP - δA’
4. T hàm th đ ng nhi t, đ ng tích.
F = U – TS, l y vi phân và thay hàm dU vào ta có:
dF ≤ - SdT – PdV - δA’
* Các h th c trên là nh ng h th c nhi t đ ng cơ b n r t quan tr ng trong nhi t đ ng
h c, đư c dùng đ xét chi u và gi i h n c a quá trình trong các đi u ki n tương ng.
Trong các h th c trên thì d u b t đ ng th c tương ng v i quá trình b t thu n ngh ch,
Page 8
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
còn d u đ ng th c tương ng v i quá trình thu n ngh ch và l c này công A s đ t giá tr
c c đ i Amax.
V. DÙNG HÀM Đ C TRƯNG Đ XÉT CHI U CHO QUÁ TRÌNH.
Tiêu chu n xét chi u trong h đ ng nhi t, đ ng áp.
Xu t phát t hàm nhi t đ ng cơ b n dG ≤ SdT+ VdP - δA’
Trong đi u ki n đ ng nhi t, đ ng áp: dT = 0 và dP = 0 thay vào ta có: dG ≤ - δA’
. Do công có ích là dương nên dG ≤ 0
* N u quá trình x y ra trong h thu n ngh ch thì công c c đ i b ng đ gi m th đ ng áp
δG = - δAmax
* N u quá trình x y ra trong h là b t thu n ngh ch thì th đ ng áp c a h gi m dG ≤ 0.Và
khi quá trình đ t cân b ng thì th đ ng áp c a h s đ t c c ti u Gmin nên dG = 0.
1. Tiêu chu n xét chi u trong h đ ng nhi t, đ ng tích.
Xu t phát t hàm nhi t đ ng cơ b n: dF ≤ - SdT – PdV - δA’.
Trong đi u ki n đ ng nhi t, đ ng tích: dT = 0 và dV = 0 thay vào ta có: dF ≤ - δA’ ≤ 0
. Do công có ích là dương nên dF ≤ 0.
* N u quá trình x y ra trong h thu n ngh ch thì công c c đ i b ng đ gi m th đ ng tích.
* N u quá trình x y ra trong h là b t thu n ngh ch thì th đ ng áp c a h gi m dF < 0
Và khi quá trình đ t cân b ng thì th đ ng áp c a h s đ t c c ti u Fmin nên dF = 0.
VI. TÍNH TH Đ NG ÁP.
Các th nhi t đ ng lag hàm s ph thu c vào nhi t đ nên n u bi t đư c các hàm này
ta có th ch đ ng thay đ i nhi t đ và ch n các đi u ki n thích h p cho quá trình x y ra
theo chi u mong mu n.
1. Phương trình Gibbs-Helmholtz.
Page 9
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
Ta có: dG = - SdT + VdP và ∆G = ∆H - T∆S. Thay vào thu đư c phương trình d ng tích
phân như sau:
∆GT2 ∆GT1 1 1
= − ∆H .( − ).
T2 T1 T2 T1
đây xét trong m t kho ng nhi t đ tương đ i h p nên ∆H xem như là không thay
đ i.
Hoàn toàn tương t như trên, áp d ng cho hàm F ta có k t qu :
∆FT2 ∆FT1 1 1
= − ∆U .( − ).
T2 T1 T2 T1
2. Phương trình Chomkin-Svartsman.
N u l y tích phân c a hàm Gibbs-Helmholtz theo c n nhi t đ t 298 đ n T, ta có:
∆G ∆G T T dT
T= 298 -
∫ ∆H298 + ∫ ∆CpdT 2 , n u áp
T 298 298 298
T
d ng ∆Cp = ∑ ∆aiT i , thu đư c phương trình sau:
∆G = ∆H − T ∆S − T Σ∆ai M i , trong đó Mi ch ph thu c vào nhi t đ T và ch
T 298 298
s i nên luôn đư c tính s n trong các b ng tra hoá lý. Như v y n u dùng phương trình
này đ tính toán s nhanh hơn và có đ chính xác tương đ i.
3. Th đ ng áp rút g n.
Đ tính toán bi n thiên th đ ng áp c a quá trình, trong m t s trư ng h p ngư i ta
còn s d ng hàm s th đ ng áp rút g n, nó đư c đ nh nghĩa như sau:
G0 − H 0 0 0
g =− T 0 ho c g = − GT − H 298 , trong đó g là m t hàm ít ph thu c vào nhi t
298
T T
đ nên thư ng tính s n và có trong các b ng tra hoá lý. Bi u th c trên còn đư c chuy n v
d ng d s d ng hơn như sau:
Page 10
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
0 0
∆G 0 = ∆H 0 − T ∆ − GT − H 298 . Dùng s tay hoá lý có th tra ra các giá tr
T 298
T
∆H 0 và giá tr hàm s g ho c g298 c a các ch t nh ng nhi t đ khác nhau, t đó tính
298
0
đư c ∆GT .
VII. Đ I LƯ NG MOL RIÊNG PH N VÀ TH HOÁ H C.
Trong các ph n trên, chúng ta đã xét nh ng h có kh i lư ng và thành ph n không
đ i, trong đó đã đưa ra các h th c mô t toán h c nh hư ng c a nhi t đ , áp su t đ n
các đ i lư ng khác c a h như: V, S, U, H, G…Nhưng n u xét h m t cach st ng quát các
h có thành ph n thay đ i thì các đ i lư ng dung đ trên (ký hi u là X) c a h là hàm s
c a nhi t đ , áp su t và s mol ni c a các c u t có m t trong h .
X = X (T , P, n , n ...) .
1 2
nh hư ng c a s thay đ i s mol ch t đ n các hàm đ c trưng s th hi n công có
ích dA trong các phương trình nhi t đ ng cơ b n. M i lo i công đ u có th bi u di n
dư i d ng m t đ i lư ng cư ng đ (ký hi u là I) và m t đ i lư ng dung đ (ký hi u là
dY), v y công dA có th bi u di n: dA= I.dY
1. i lư ng mol riêng ph n.
Xét h g m nhi u c u t có s mol tương ng là n1, n2, n3…thì m t i lư ng
dung b t kỳ X u có th bi u di n dư i d ng hàm s như sau:
X = X (T , P, n , n ...) .
1 2
L y vi phân toàn ph n c a X ta có:
∂X ∂X ∂X
dX = dT + dP + ∑ dni . Ta ký hi u X mol riêng ph n
∂T p,n ∂T T ,n ∂n
i p,T ,n
j
c a c u t I là X i và đư c đ nh nghĩa b ng bi u th c:
Page 11
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
∂X
Xi = .
∂ni T , p , n j
V y đ i lư ng mol riêng ph n là s đo nh hư ng c a s thay đ i s mol c a m t c u t
đ n dung đ chung c a h . N u thay đ i lư ng mol riêng ph n vào phương trình vi
phân toàn ph n c a X, ta có:
∂X ∂X
dX = dT + dP + ∑ X i dni . Như v y ta còn th y đ i lư ng mol riêng
∂T p,n ∂T T ,n
ph n còn là m t đ i lư ng cư ng đ .
2. Tính ch t c a i lư ng mol riêng ph n.
a. Tính ch t 1.
Nh ng phương trình vi t cho th ng áp mol u có th vi t tương t cho hoá
th .
V i 1 mol khí lý tư ng, ta có phương trình: G P = G 0 + RT ln P nên tương t ta
có: µi = µi0 (T ) + RT ln Pi . Áp su t Pi c a c u t i trong h n h p khí lý tư ng, µi0 (T )
ư c g i là th hoá chu n c a c u t i, nó b ng th hoá c a c u t i khi Pi= 1 atm
và là m t i lư ng ph thu c vào nhi t .
b. Tính ch t 2.
Trong i u ki n ng nhi t, ng áp, th ng áp c a h b ngth hoá c a các
câú t t o thành h .
G = ∑ ni µi
G
V i h 1 c u t thì: G = nµ hay µ = , nghĩa là hoá th c a c u t trùng v i
n
th ng áp mol c a h 1 c u t . Như v y tiêu chu n xét chi u có th ư c vi t:
Trong h ng nhi t, ng áp
Page 12
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
Ph n ng theo chi u thu n
(
N u ∑ ni µi ) > m µ(
dau ∑ j j cuoi )
Ph n ng theo chi u ngh ch
(
N u ∑ ni µi ) < m µ(
dau ∑ j j cuoi )
Ph n ng t cân b ng
(
N u ∑ ni µi ) = m µ(
dau ∑ j j cuoi )
Bi u th c này càng làm rõ hơn ý nghĩa c a hoá th , nghĩa là: ch t s chuy n
t tr ng thái có t ng th hoá cao sang tr ng thái có t ng hoá th th p hơn.
Page 13
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
CHÖÔNG III
CAÂN BAÈNG HOÙA HOÏC
I.Haèng soá caân baèng
• Heä ñaúng nhieät, ñaúng aùp, quaù trình töï xaûy ra → G giaûm
• Khi heä ñaït traïng thaùi caân baèng ( G = Gmin ), thaønh phaàn hoaù hoïc phaûn öùng lieân
heä vôùi nhau theo haèng soá caân baèng Kcb
2 CO + O2 = 2 CO2
P2CO2
2
2
PCO2
KP = 2 PCO2
KC = 2
PCO PO PCO PO
2 cb 2 cb
Phaûn öùng: aA + bB = cC + dD
∆GT = d.µD + C.µC - a.µA - b.µB
Maët khaùc µi = µi (T) + RTLn Pi neân:
∆GT = ∆GoT + RTLn
p (phöông trình ñaúng nhieät Van’t Hoff)
∆GoT = d.µD + C.µC - a.µA - b.µB
d c
P=
P D PC
a b
P A P B cb
Khi phaûn öùng ñaït caân baèng : ∆GT = 0 töông ñöông ∆GoT = -RTLn
p
d c
KP = (
P )cb = P D Pb
C
a
P A P B cb
Phöông trình Van’t Hoff:
Page 14
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
∆GoT = -RTLn Kp
∆GT = -RTLn Kp + RTLn πP
Phöông trình Van’t Hoff:
∆GT = RTLn πP /KP
Xeùt chieàu cuûa phaûn öùng:
∆GT > 0 Phaûn öùng nghòch töï xaûy ra
∆GT < 0 Phaûn öùng thuaän töï xaûy ra
∆GT = 0 Phaûn öùng ñaït caân baèng
Caùc daïng haèng soá caân baèng
∆n
P
Kn
KP = KC(RT)∆n = Kx P∆n =
∑
ni cb
C: Noàng ñoä mol/l
x: phaàn mol xi = n i
∑n i
∆n = c + d - a - b
P: aùp suaát toång
KP : haèng soá ôû moãi nhieät ñoä
KC : phuï thuoäc nhieät ñoä
Kx : phuï thuoäc nhieät ñoä vaø aùp suaát
Kn : phuï thuoäc nhieät ñoâ, aùp suaát, toång soá mol khí ôû caân baèng.
Neáu : ∆n = 0 → KP = KC = Kn = Kx
Nhaän xeùt :
Page 15
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
Tyû leä thaønh phaàn hoån hôïp ñaàu aûnh höôûng ñeán chieàu phaûn öùng
Phaûn öùng hoaøn toaøn: HSCB raát lôùn hoaëc taùch moät chaát khoûi hoån hôïp saûn phaåm
II. CAÂN BAÈNG TRONG HEÄ ÑOÀNG THEÅ
• Heä dung dòch lyù töôûng
µi = µi (T) + RTLn xi
∆GT = ∆GoT + RTLn πx
∆GoT = -RTLn Kx
Kn = Kx (∑ n ) ∆n
i cb
= KC V-∆n
ni n
xi = , Ci = i
∑ ni V
∆n = 0 → KP = KC = Kn = Kx
• Heä khí lyù töôûng
µi = µi (T,P) + RTLn xi
∆GT = ∆GoT,P + RTLn πi
∆GoT,p = -RTLn Kx
III. CAÂN BAÈNG TRONG HEÄ DÒ THEÅ
Pha khí : µi = µio + RTLn Pi
Pha loûng vaø raén µi = µio + RTLn xi
Neáu pha loûng vaø pha raén khoâng hoøa tan vaøo nhau taïo thaønh dung dòch thì khoâng coù
HSCB ( phaàn mol cuûa chuùng trong moãi pha baèng 1)
IV. CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN HSCB
1. Nhieät ñoä:
Phöông trình ñaúng nhieät Van’t Hoff
∆GoT = -RTLn Kp
Page 16
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
Thöïc teá aùp suaát ít aûnh höôûng ∆H, KP
Page 17
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
CHÖÔNG IV
LÝ THUY T CƠ B N C A QUÁ TRÌNH CÂN B NG PHA
I. M T S KHÁI NI M CƠ B N.
Trong nghiên c u v pha c n th ng nh t m t s khái ni m dùng trong vi c kh o sát
cân b ng pha như sau:
1. Pha. f
2.H p ph n: r
2. S c u t .
Ký hi u là k.
V y k ≤r.
Có th áp d ng quy t c sau: k= r – q.
Trong đó q là s các phương trình quan h v n ng đ c a các c u t t i đi m cân
b ng.
3. Đ t do.
Ký hi u là c.
H có c = 0 g i là h vô bi n.
H có c = 1 g i là h nh t bi n.
H có c = 2 g i là h nh bi n.
II. ĐI U KI N CÂN B NG PHA.
1. Đi u ki n v nhi t đ .
cân b ng, nhi t đ c a t t c các pha ph i b ng nhau.
Tα = Tβ = Tγ = …= Tf
2. Đi u ki n v cơ h c.
Page 18
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
Áp su t tác đ ng lên t t c các pha ph i b ng nhau.
Pα = Pβ = Pγ = … = Pf
3. Đi u ki n v hoá h c.
T i đi m cân b ng, hoá th c a các c u t ph i b ng nhau.
III. QUI T C PHA GIBBS.
V i n thông s bên ngoài tác đ ng và h , thì: c = k –f + n.
N u c T và P là h ng s thì c = k - f
Còn n u T là h ng s ho c P là h ng s thì c = k – f + 1.
Qui t c pha Gibbs là m t trong nh ng đ nh lu t t ng quát nh t áp d ng cho m i cân
b ng pha, nó cho phép đ nh tính m i quan h c a nh ng thông s nhi t đ ng trong các
quan h cân b ng d th và t đó tìn ra các m i quan h đ nh lư ng gi a các thông s
này.
IV. GI N Đ PHA VÀ CÁC QUI T C PHA.
Gi n đ pha còn g i là bi u đ tr ng thái là đ th mô t s ph thu c gi a các thông
s tr ng thái c a h n m trong cân b ng pha. V nguyên t c mu n mô t đ y đ h thì
ph i dùng đ th có ( c+1) tr c to đ . Trong th c t ngư i ta s c đ nh m t thông s
ho c b qua các thông s ít nh hư ng đ có th s d ng đ th 2 chi u ho c 3 chi u.
M t gi n đ pha bao g m các đư ng, các m t và các vùng. Các đư ng dùng mô t
s ph thu c gi a hai thông s , các m t trong không gian ba chi u mô t s ph thu c
c a ba thông s nhi t đ ng và các vùng trên gi n đ pha mô t nh ng h có s lư ng và
d ng các pha xác đ nh n m cân b ng v i nhau.
Gi n đ pha là công c đ c l c đ nghiên c u đ nh tính cũng như đ nh lư ng các quá
trình chuy n pha, t đó tính toán các thi t b trong dây chuy n c ng ngh hoá h c.
1. Cách bi u di n các thông s nhi t đ ng trên gi n đ pha.
Page 19
- BÀI GI NG HÓA LÝ 1
a. Đ i v i các thông s nhi t đ , th tích hay áp su t.
Đ i v i các thông s này ta dùng phương pháp bi u di n thông thư ng trên tr c s .
Trong m t s trư ng h p, khi giá tr c a thông s thay đ i trong m t kho ng khá r ng
thì có th bi u di n chúng dư i d ng ngh ch đ o hay logarit c a nó.
b. Bi u di n thành ph n c a h 2 c u t .
Thành ph n c a các c u t trên gi n đ pha thư ng dùng là ph n mol xi hay ph n
trăm kh i lư ng yi. Trong h hai c u t , dùng m t đo n th ng đư c chia thành 100%
như sau:
Trên tr c to đ ch c n bi u di n cho m t c u t vì thành ph n c a c u t còn l i
đư c xác đ nh theo công th c: xA + xB = 1 hay y1 + y2 = 100%..
Khi đi m bi u di n c a h càng g n c u t nào thì hàm lư ng c a c u t đó càng
l n.
c. Bi u di n thành ph n c a h 3 c u t .
Thành ph n c a h 3 c u t thư ng đư c bi u di n b ng m t tam giác đ u như sau:
V i cách bi u di n như trên, ta có:
Page 20
nguon tai.lieu . vn
