大學(xué)課件普通化學(xué)-第一章化學(xué)反應(yīng)的方向-熵增加和吉布斯自由能減少

化學(xué)反應(yīng)的方向與熱力學(xué)參數(shù)單擊此處添加副標(biāo)題匯報(bào)人:目錄01化學(xué)反應(yīng)的方向02熵的概念04吉布斯自由能的定義05吉布斯自由能減少與化學(xué)反應(yīng)方向03熵增加原理化學(xué)反應(yīng)的方向PART01反應(yīng)自發(fā)性反應(yīng)的自發(fā)性可通過吉布斯自由能變化（ΔG）判斷，ΔG小于零時(shí)反應(yīng)自發(fā)。吉布斯自由能變化根據(jù)熱力學(xué)第二定律，反應(yīng)自發(fā)性與系統(tǒng)熵增有關(guān)，熵增的反應(yīng)更易自發(fā)進(jìn)行。熵增原理反應(yīng)方向的判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是吉布斯自由能變?chǔ)小于零，可判斷反應(yīng)方向。根據(jù)吉布斯自由能變化判斷01平衡常數(shù)K的大小直接關(guān)聯(lián)反應(yīng)物與生成物的濃度比，決定反應(yīng)方向。依據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)02反應(yīng)的熵變?chǔ)與溫度T的乘積若為正，則反應(yīng)在高溫下自發(fā)向右進(jìn)行。利用熵變和溫度關(guān)系03反應(yīng)物與生成物的相對(duì)穩(wěn)定性可通過標(biāo)準(zhǔn)生成焓ΔHf°來評(píng)估，指導(dǎo)反應(yīng)方向。分析反應(yīng)物和生成物的穩(wěn)定性04熵的概念PART02熵的定義熵與微觀狀態(tài)的關(guān)系熵作為系統(tǒng)無序度的度量熵是衡量系統(tǒng)混亂程度的物理量，系統(tǒng)越無序，熵值越高。熵與系統(tǒng)可能微觀狀態(tài)的數(shù)量有關(guān)，微觀狀態(tài)越多，熵越大。熵的統(tǒng)計(jì)解釋統(tǒng)計(jì)力學(xué)中，熵與系統(tǒng)微觀粒子排列組合的可能性直接相關(guān)。熵的統(tǒng)計(jì)解釋熵與系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)目有關(guān)，宏觀狀態(tài)相同的不同微觀狀態(tài)越多，熵值越大。微觀狀態(tài)與宏觀狀態(tài)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡時(shí)，熵最大，此時(shí)系統(tǒng)處于最可能的宏觀狀態(tài)，概率最高。熵與概率的關(guān)系熵的統(tǒng)計(jì)解釋中，熵S與系統(tǒng)可能微觀狀態(tài)數(shù)目W的關(guān)系由S=k*ln(W)表達(dá)，k為玻爾茲曼常數(shù)。玻爾茲曼公式熵增原理表明孤立系統(tǒng)熵不會(huì)減少，統(tǒng)計(jì)解釋下，這與微觀狀態(tài)數(shù)目自然增加的趨勢(shì)一致。熵增原理的微觀解釋01020304熵增加原理PART03熵增加原理概述熵是衡量系統(tǒng)無序度的物理量，熵值越高，系統(tǒng)越無序。熵的定義01在孤立系統(tǒng)中，自然過程總是朝著熵增的方向進(jìn)行，即系統(tǒng)趨向于最大無序狀態(tài)。熵增原理的含義02熵增原理說明了能量分散的趨勢(shì)，能量總是從高密度向低密度轉(zhuǎn)移，直至均勻分布。熵增與能量分散03熵增加與反應(yīng)自發(fā)性熵是衡量系統(tǒng)無序度的物理量，系統(tǒng)自發(fā)過程中熵通常會(huì)增加。熵與系統(tǒng)無序度根據(jù)熵增加原理，反應(yīng)自發(fā)性可通過系統(tǒng)熵變來判斷，熵增則反應(yīng)可能自發(fā)。反應(yīng)自發(fā)性的判斷環(huán)境條件如溫度、壓力會(huì)影響反應(yīng)的熵變，進(jìn)而影響反應(yīng)的自發(fā)性。環(huán)境對(duì)熵的影響反應(yīng)的吉布斯自由能變化與熵變密切相關(guān)，熵增可導(dǎo)致自由能降低，促進(jìn)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。熵變與吉布斯自由能熵變的計(jì)算方法通過查閱熱力學(xué)表，可以得到標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值，進(jìn)而計(jì)算反應(yīng)的熵變。標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵的使用01、利用吉布斯自由能變化公式，結(jié)合溫度和焓變，可以計(jì)算出反應(yīng)的熵變。吉布斯自由能變化02、吉布斯自由能的定義PART04吉布斯自由能概念熱力學(xué)第三定律與吉布斯自由能吉布斯自由能與熱力學(xué)第三定律緊密相關(guān)，它描述了系統(tǒng)在恒溫恒壓下進(jìn)行可逆過程時(shí)能量的變化。0102吉布斯自由能與反應(yīng)自發(fā)性吉布斯自由能的負(fù)值表明反應(yīng)在給定條件下是自發(fā)的，而正值則表明反應(yīng)非自發(fā)。03吉布斯自由能與化學(xué)平衡在恒溫恒壓下，吉布斯自由能最小化時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度不再變化。吉布斯自由能與溫度的關(guān)系在恒壓下，吉布斯自由能G隨溫度T的升高而增加，影響反應(yīng)自發(fā)性。吉布斯自由能隨溫度變化根據(jù)吉布斯自由能公式，溫度升高可能導(dǎo)致原本非自發(fā)的反應(yīng)變?yōu)樽园l(fā)。溫度對(duì)反應(yīng)自發(fā)性的影響吉布斯自由能減少與化學(xué)反應(yīng)方向PART05吉布斯自由能減少原理自發(fā)過程總是伴隨著吉布斯自由能的減少，這是判斷反應(yīng)方向的熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)之一。自發(fā)過程的熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)溫度的升高或降低會(huì)影響吉布斯自由能的變化，進(jìn)而改變化學(xué)反應(yīng)的方向。溫度對(duì)反應(yīng)方向的影響在涉及氣體的反應(yīng)中，壓力的變化可以影響反應(yīng)的吉布斯自由能，從而影響反應(yīng)方向。壓力對(duì)反應(yīng)方向的影響反應(yīng)物和產(chǎn)物的濃度變化會(huì)改變系統(tǒng)的吉布斯自由能，進(jìn)而影響化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性。反應(yīng)物與產(chǎn)物濃度的影響自由能變化與反應(yīng)方向當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的自由能減少時(shí)，反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，如冰在室溫下融化成水。自發(fā)過程的自由能判據(jù)非自發(fā)過程在特定條件下可逆，例如，通過加熱可使水蒸氣凝結(jié)成液態(tài)水。非自發(fā)過程的自由能變化自由能與平衡常數(shù)的關(guān)系平衡常數(shù)K的大小決定了反應(yīng)的自發(fā)性，K值越大，反應(yīng)越傾向于向生成物方向進(jìn)行。吉布斯自由能變化ΔG與平衡常數(shù)K通過公式ΔG=-RTlnK相互聯(lián)系，其