Lecture Hóa lý I - Physical Chemistry I (giảng dạy cho sinh viên năm thứ 2) - Bộ môn Hóa kỹ thuật

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ch ng 1: NGUYÊN LÝ I C A NHI T ð NG H C VÀ ÁP D NG NGUYÊN LÝ I VÀO HOÁ H C n ơ Nh

1.1. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG uTHÁI CỦA KHÍ y Q m •Các tr ng thái khác nhau èc a ch t: K y ạñộ của một vật tới nhiệt - Tr ng r n: khi hạ nhiệt D + / m các hạt cấu tạo nên vật ñó ñộ thấp, thì nói chung, o c . lemột trật tự hình học xác ñịnh. ñược xếp ñặt theo g o o Tác dụng khuấy G ñộng của nhiệt ñộ bị hạn chế.

Mỗi hạt chỉ có thể dao ñộng xung quanh vị trị cố ñịnh, lực liên kết giữ toàn bộ các hạt một cách tương ñối cứng chắc và hệ ở trạng thái rắn.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Tr ng thái l ng: khi nhiệt ñộ tăng, biên ñộ dao ñộng của các hạt tăng. ðối với mỗi chất có một nhiệt ñộ nhất ñịnh mà bắt ñầu từ ñó do tác ñộng khuấy ñộng của nhiệt mạnh hơn lực liên n hạt thường kết, kết quả là lực liên kết giữa các ơ h N xuyên bị phá vỡ và tái tạo. Các y hạt có thể u Q chuyển ñộng tịnh tiến, quay hoặc dao ñộng. m è K y nhưng dịch chuyển Chúng có thể dịch chuyển, ạ +Dxúc với các hạt khác và / này bị hạn chế do tiếp m o c kết quả là cấu trúc có tính qui luật bị phá vỡ. . e l g o Khi ñố vật ở trạng thái lỏng. o G - Tr ng thái khí: Nếu tiếp tục tăng nhiệt ñộ của vật thì thì tác ñộng của nhiệt mạnh ñến mức các hạt thực tế trở thành ñộc lập với nhau và hệ ở trạng thái khí.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

- Tr ng thĂĄi plazma: náşżu nâng nhiᝇt Ăąáť™ cᝧa máť™t chẼt khĂ­ táť›i vĂ i trăm nghĂŹn Ăąáť™ thĂŹ sáťą va chấm giᝯa cĂĄc hất khĂ­ mấnh Ăąáşżn mᝊc cĂĄc nguyĂŞn táť­ hoạc phân táť­ mẼt Ăąi cĂĄc electron cᝧa chĂşng. Khi ùó ta cĂł máť™t plazma gáť“m cĂĄc hất nhân vĂ cĂĄc electron mĂ cĂł tháťƒ n coi lĂ trấng ĆĄ h thĂĄi thᝊ tĆ° cᝧa chẼt.

N y u QmĂ´ hĂŹnh cĂł tĂ­nh giả - KhĂ­ lĂ˝ t ng: khĂ­ lĂ­ tĆ°áť&#x;ng lĂ máť™t m è K y tĂ­nh chẼt sau: thiáşżt. KhĂ­ lĂ˝ tĆ°áť&#x;ng cĂł nhᝯng ấ D + / + KhĂ­ gáť“m cĂĄc hất sĆĄ m Ăąáşłng Ăąáť™c láş­p, cĂĄc chẼt Ăąiáťƒm, cĂł o c . kháť‘i lưᝣng xĂĄc Ăąáť‹nh. le g oo luĂ´n luĂ´n áť&#x; trấng thĂĄi chuyáťƒn Ăąáť™ng, + CĂĄc hất hoĂĄGháť?c ngay cả khi toĂ n báť™ khĂ´ng khĂ­ chuyáťƒn Ăąáť™ng. + Va chấm giᝯa cĂĄc hất lĂ va chấm ùà n háť“i. Chᝉ khi va chấm máť›i cĂł láťąc tiáşżp xĂşc, còn khi cĂĄc hất áť&#x; cĂĄch nhau thĂŹ cĂĄc hất khĂ´ng tĆ°ĆĄng tĂĄc váť›i nhau.

NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

- KhĂ­ th c: thĂŹ láťąc tĆ°ĆĄng tĂĄc giᝯa cĂĄc hất lĂ yáşżu vĂ tráť&#x; thĂ nh ùång káťƒ áť&#x; trấng thĂĄi láť?ng vĂ trấng thĂĄi rắn. • Ph ng trĂŹnh tr ng thĂĄi c a khĂ­ nlĂ˝ t ng: ĆĄ h N a/ Ă° nh lu t Charles, Gay-Lussac vĂ Ăą nh y u Q lu t Boyle Mariotte: m è K y XĂŠt máť™t lưᝣng khĂ­ m +áť&#x;Dấtrấng thĂĄi I vĂ II. Viᝇc / m I sang trấng thĂĄi II ùưᝣc chuyáťƒn tᝍ trấng thĂĄi o c . le tiáşżn hĂ nh: g o o G - áťž ĂĄp suẼt khĂ´ng Ăąáť•i p = const Charles ùã ùưa phĆ°ĆĄng trĂŹnh nhĆ° sau: V2 V = 1 = kT T2 T1 NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

- áťž tháťƒ tĂ­ch khĂ´ng Ăąáť•i V = const Gay-Lussac ùã thiáşżt láş­p máť‘i quan hᝇ giᝯa ĂĄp suẼt vĂ nhiᝇt Ăąáť™ nhĆ° sau: p p 2

T2

=

1

=k T1ĆĄn Nh

y - áťž nhiᝇt Ăąáť™ khĂ´ng Ăąáť•i T = const u Q m è nhiᝇt Ăąáť™ khĂ´ng Ăąáť•i, Ă°áť‹nh luáş­t Boyle-MarriotteyKáť&#x; ấm cᝧa khĂ­ lĂ˝ tĆ°áť&#x;ng, tĂ­ch D Ăąáť‘i váť›i máť™t kháť‘i lưᝣng + / mchiáşżm váť›i ĂĄp suẼt mĂ khĂ­ o cᝧa tháťƒ tĂ­ch mĂ khĂ­ c . le g tấo nĂŞn lĂ máť™t oháşąng sáť‘, nghÄŠa lĂ : o G pV = kT = const b/ Ph ng trĂŹnh tr ng thĂĄi c a khĂ­ lĂ˝ t ng: NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Kết hợp cả ba ñịnh luật trên ta có: p1V1 pV = T1 T n Trong ñiều kiện tiêu chuẩn T1=273,16K và áp ơ h N y kì chiếm một suất p1 = 1atm, một mol khí bất u Q m thể tích bằng 22,4 lít và ñược gọi là thể tích mol è K y chuẩn. ðối với 1 mol +khí Dạ lý tưởng giá trị của tỷ / m R và R ñược gọi là hằng số ñược ký hiệu bằng o c . le số của khí lý tưởng, khi ñó: g o o G

p1V1 pV = =R T1 T

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hệ ñơn vị SI: R = 8,314 (J mol-1 K-1) hoặc tính bằng calo:R = 1,987 (cal mol-1 K-1) • ðối với 1 mol khí lý tưởng, phương trình trạng thái ñược viết như sau: pV = RT n ơ h nRT • ðối với n mol thì: pV = N y u Q c/ Ph ng trình Van der Waals: m è K y phương trình trạng Van der Waals ñã ñưa ạra Da + / thái khí thực: ( pm+ )(V − b ) = RT o c . le

g o o

V2

a ( p + 2 )(V − b) = nRT V

Và ñối n mol khí: G a, b là các hằng số ñược xác ñịnh từ kết quả thực nghiệm trong vùng áp suất nhất ñịnh mà phương trình ñược áp dụng cho vùng ñó.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.2. NGUYÊN LÝ I (ðỊNH LUẬT I) NHIỆT ðỘNG HỌC • H s nhi t: ðặt vấn ñề như sau: cần cung cấp một lượng nhiệt Q là bao nhiêu cho một khối lượng fluid ñồng thể ñi từ nbiến số p, V, T trạng thái ñầu ñược xác ñịnh bằng các ơ h N ybằng p+dp, V+dV sang trạng thái cuối ñược xác ñịnh u Q m và T+dT, nếu biến ñổi ở ñây ñược thực hiện một cách è K y thuận nghịch. ạ D + / Trong trường hợp chung, m ñối với biến ñổi thuận o c . e hệ ñược xác ñịnh bằng các nghịch bất kỳ củaglmột oo x, y, z, ...và ñộ tăng của những biến biến số trạng G thái số này là dx, dy, dz, ... là vô cùng nhỏ thì lượng nhiệt vô cùng nhỏ cung cấp cho hệ là hàm tuyến tính của những biến số ñó. dQ = Adx + Bdy + Cdz + ....

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

trong ñó A, B, C, ...là các hàm của các biến số x, y, z, ... với: A = f(x,y,z,...)

B = g(x,y,z,...)

C = h(x,y,z,...) ơn h N y ñược gọi là hệ số nhiệt. u Q m è nhiệt dQ là hàm Kết quả cuối cùng là lượng K y ạ tuyến tính của các biến +D thiên vô cùng nhỏ của / mP, V, T. Như vậy là có ba o hai trong ba biến .số c le g cách biểu diễn o lượng nhiệt cần tìm: o G dQ = CPdT + hdp dQ = CVdT + ℓ dV dQ = λdp + µ dV Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Bi u th c toán h c c a nguyên lý I: Trong trường hợp chung hệ có thể trao ñổi nhiệt Q và công W với môi trường bên ngoài khi chuyển từ trạng thái này sang trạng thái n ơ h khác và ứng với mỗi lần chuyển như vậy có N y u Q tổng nhiệt và công Q + W. m Nguyên lý I của nhiệt è K y ñộng học còn gọi là nguyên lý (ñịnh luật) bảo ạ D + / toàn năng lượng. m o c . le I sang trạng thái II theo các Nếu ñi từ trạnggthái o o con ñường khác nhau (hình 1.1) thì tổng ñại số G Q + W ứng với các con ñường khác nhau là ñại lượng không ñổi, nghĩa là ta có thể viết: Q1 + W1 = Q2 + W2 = Q3 + W3 = ...

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

II

4 3 2

n ơ Nh

1

I y u Hình 1.1. Hệ ñi từ t.thái I → t.thái II và từ II về I Q bằng các con ñường khác nhau.

m è K y Ở ñây ta có hai chu trình ạ kín và vì kết quả của D + / mỗi một trong hai chu m trình là hệ trở lại trạng o c . le ta có thể viết: thái ban ñầu nên g o o Q + W + QG + W = Q + W + Q + W = 0 1

1

3

3

2

2

4

4

Như vậy Q + W có tính chất như là biến thiên của một hàm trạng thái nào ñó. Hàm này ký hiệu là U, khi ñó ta có thể viết: Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

∆U = Ucuối - Uñầu (trạng thái I ñến trạng thái II ) ∆U = U2 - U1 = Q + W hay: ðối với một thay ñổi vô cùng nhỏ trạng thái của hệ, ta có: dU = dQ + dW n ơ h N Phương trình trên ñược gọi làuydạng vi phân của Q m ñịnh luật I (hệ kín). è K y ạ D các biến ñổi rồi trở lại • Nếu hệ trải qua hàng/+loạt m ñiều này có thể biểu diễn o trạng thái ban ñầu thì c . le g bằng tích phân oo theo vòng kín bằng không: G

dU = 0 ∫

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Có thể phát biểu về nguyên lý I của nhiệt ñộng học như sau: ðối với một hệ nhiệt ñộng ñã cho có một hàm ñặc trưng của hệ ñược gọi là nội năng mà biến n ơ h thiên của nó trong một biến ñổiyNchỉ phụ thuộc u Q vào trạng thái ñầu và trạngmthái cuối và không è K y phụ thuộc vào ñường ñi. ạ +D / • Xét về mặt nhiệt ñộng m học thì công tạo thành o c . le nỡ (hệ tiến hành công với môi do quá trình giãn g o o trường hay sinh công, tức là công mang dấu G âm), hay công pV. Biểu thức ñối với công pV là: dW = - pdV Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Náşżu xĂŠt hᝇ chᝉ cĂł cĂ´ng pV thĂŹ Ăąáť‹nh luáş­t I cᝧa nhiᝇt Ăąáť™ng háť?c lĂ : dU = dQ - pdV (1.1) Tᝍ phĆ°ĆĄng trĂŹnh (1.1), nguyĂŞn lĂ˝ I cᝧa nhiᝇt Ăąáť™ng háť?c cĂł tháťƒ phĂĄt biáťƒu cĂĄch khĂĄc nhĆ° sau: n ĆĄ Nhi t cung c p cho m t h nhi t Ăą ng m t h N y u h vĂ m t ph n ph n lĂ m tăng n i năng c a Q m cĂ´ng. è khĂĄc lĂ m cho h ti n hĂ nh K y ấ D áťž dấng tĂ­ch phân, nguyĂŞn lĂ˝ thᝊ I cĂł tháťƒ ùưᝣc + / m V o viáşżt: .c 2

∆leU = Q − âˆŤ pdV g o

o G

V1

• Náşżu biáťƒu diáť…n máť™t cĂĄch táť•ng quĂĄt cả cĂ´ng pV vĂ cĂĄc loấi cĂ´ng khĂĄc thĂŹ ta cĂł tháťƒ viáşżt: dU = dQ - pdV + dWkhĂĄc NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

• Ă° nh lu t Joule: (s giĂŁn n Joule) ThĂ­ nghiᝇm cᝧa Joule: hai bĂŹnh (bulb) ùưᝣc náť‘i váť›i nhau báşąng máť™t van (stopcock). Máť™t bĂŹnh chᝊa ùầy khĂ­ áť&#x; ĂĄp suẼt p vĂ nhiᝇt nĂąáť™ T. BĂŹnh ĆĄ h khĂĄc lĂ chân khĂ´ng (p=0). ToĂ n báť™ hᝇ tháť‘ng N y u Q lĂ , thĂ­ nghiᝇm sáş˝ ùưᝣc cĂĄch ly Ăąáťƒ Q = 0. NghÄŠa m è K y lĂ Ăąoấn nhiᝇt. ấ +D / Khi van ùưᝣc máť&#x;, khĂ­ mgiĂŁn náť&#x; vĂ o bĂŹnh náť‘i tiáşżp. o c . le cháť‘ng lấi ĂĄp suẼt chân khĂ´ng VĂŹ khĂ­ giĂŁn náť&#x; Ăąáťƒ g o o nĂŞn khĂ´ng sinh G cĂ´ng , W = 0. Váş­y rĂľ rĂ ng ráşąng cả Q = 0 vĂ W = 0, nĂŞn: ∆U = Q + W = 0 QuĂĄ trĂŹnh tiáşżn hĂ nh áť&#x; náť™i năng khĂ´ng Ăąáť•i.

NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Rõ ràng rằng, ∆V ≠ 0 vì khí giãn nở làm ñầy cả hai bình. Câu hỏi ñặt ra là liệu nhiệt ñộ T có thay ñổi không? và ∆T ño ñược là bằng 0, vậy không có sự thay ñổi nhiệt ñộ. n ơ ðể làm sáng tỏ hơn, ta sử dụng ychuỗi Euler: Nh u Q ∂U   ∂U  m è   yK    ∂T   ∂ V  Tạ  ∂ V  T = = =0   D + CV  ∂/U   ∂V U m  o  ∂T  V c . le g o CV ≠ 0, do vậy: Chúng ta biết rằng o G

 ∂U    =0  ∂V  T Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðiều này nói lên rằng nội năng của khí lý tưởng không phải là hàm của cả nhiệt ñộ T và thể tích V, mà chỉ là hàm của nhiệt ñộ T mà thôi. Nghĩa là, phương trình khí lý tưởng sẽ có dạng: U = U(T) n ơ h N Kết quả này mở rộng cho enthanpy y của khí lý tưởng: u H = U + pV = U(T) + nRTèm=QH(T) K y • H s nhi t và công th c Laplace: ạ +D / →H s nhi t: m o c . le lượng nhiệt sơ ñẳng cung cấp Như ñã nói ở trên, g o o cho hệ ñượcGviết ở dạng hàm của các biến số trạng thái: dQ = CPdT + hdp (a) dQ = CVdT + ℓ dV (b) dQ = λdp + µ dV (c) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Như ñã biết, lượng nhiệt cần thiết cung cấp cho 1 mol (hoặc cho 1 gram) chất ñể tăng nhiệt ñộ của chất ñó lên 10C ñược gọi là nhiệt dung mol (hoặc nhiệt dung riêng). ðể phân biệt nhiệt n ký hiệu dung riêng với nhiệt dung mol, taơsẽ h N nhiệt dung riêng bằng c nhỏ và y nhiệt dung mol u Q trên thì: bằng C lớn và theo ñịnh nghĩa m è K  dQ  y ở thể tích không ñổi C =  : nhiệt dung mol ạ  dT  D + / hoặc nhiệt dung ñẳng tích. m o  dQ  c .

C =  le : nhiệt gdung mol ở áp suất không ñổi  dT  o o hoặc nhiệt dung ñẳng áp.

G Trong trường hợp khí lý tưởng, kết luận rút ra từ thí nghiệm Joule ñược viết như sau: dU = dQ + dW = 0 V

V

P

P

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť…n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

- N u coi T vĂ V lĂ cĂĄc bi n s Ăą c l p (ph ng trĂŹnh b) : dQ = CVdT + â„“ dV vĂ : dW = - pdV thĂŹ: CVdT + â„“ dV- pdV = CVdT + (â„“ n-p)dV = 0 ĆĄ h N Trong thĂ­ nghiᝇm cᝧa Joule dT u=y 0 nhĆ°ng dV≠0, Q m do ùó: â„“ = p Kè y ấ - N u coi p vĂ T lĂ cĂĄc +D bi n s Ăą c l p, thĂŹ cĂł / m f(p,V,T) cho phĂŠp viáşżt o m t hĂ m tr ng thĂĄi: c . le g biáťƒu thᝊc vi phân toĂ n phần nhĆ° sau: oo G

 dV   dV   dp +  dV =   dT  dT  P  dp  T

ùưa biáťƒu thᝊc trĂŞn vĂ o (b) cho káşżt quả: NĆĄi báť“i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť…n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Tᝉnh BĂŹnh Ä?áť‹nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

 dV   dV   dP + l  dQ = C V dT + l   dT  dT  P  dp  T   dV    dV  dQ =  C V + l    dT + l   dp dT dP  P   T 

Hay: (a’) So sánh (a) và (a’), ta có: n  dV   dV  hơ C = C + l h = l  N và dP  dT   uy Q R  dV  ðối với 1 mol khí lý tưởng pV = RT, nên: = m   è dT p   K dV và ℓ = p, do ñó: C − C = l dTDạ y= R = 1,987cal / mol.K + / mñịnh hệ thức: Người ta thường xác o c .

C R e l γ = γ − 1 = g ⇒ o C C o Hệ thức trênGnêu lên mối quan hệ giữa nhiệt dung ñẳng áp CP và nhiệt dung ñẳng tích CV của 1 mol khí lý tưởng ñược gọi là hệ thức Mayer.

P

V

P

T

P

P

V

P

P

V

V

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðối với khí lý tưởng, ñịnh Joule dẫn tới ñẳng  dV   thức ℓ = P, do ñó: h = l dp  = p dV  dP     Và: V = RTP nên:  dV  = ∂  RT  = − RT ⇒ h = − RT = −V T

T

 dp   T

∂p  p T

→ Công th c Laplace:

p2

n ơ Nh

p

y u Q

m è ðối với khí lý tưởng có sựyKbiến ñổi ñoạn nhiệt, thì ạ D dQ ñược viết như sau: + / m o dQ = CVdT +leℓ.cdV= 0 ⇒ CVdT = -ℓ dV g o o Và: dQ = CPdT G + hdp = 0 ⇒ CPdT = - hdp

Suy ra: Và:

γ =

CP h dp = CV l dV

h V = − l p

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

dp V dV dp γ =− ⇒γ + =0 do ñó: p dV V p Hay: γd ln V + d ln p = 0 Lấy tích phân cho kết quả: lnp + γlnV = const ⇒ ln(pVγ) = const hay pVγ =ơnconst h N Phương trình trên là phương utrình Laplace. y Q m (ph.trình giản nở ñoạn nhiệt của khí lý tưởng) è K y ạ vào p.trình trên, Thay p = RT và V = RTp lần/+Dlượt V m o c ta có: RT γ . le ⇒ TV γ −1 = const V = gconst o V o Và: G γ

 RT   = const ⇒ T γ p1−γ = const p  p 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.3. ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ðỘNG HỌC VÀO HOÁ HỌC • Nhi t ñ ng tích QV và nhi t ñ ng áp Qp: → Nhiệt ñẳng tích QV: n ơ Ở thể tích không ñổi các phản yứng Nh xảy ra ở u ñiều kiện sau: Q m è Kkín.

- Phản ứng trong một bình y ạ D +các chất lỏng hoặc giữa / - Phản ứng xảy ra giữa m o c . chất lỏng và chất rắn không có khí thoát ra, vì e l g o khi ñó sự thayo ñổi thể tích không ñáng kể.

G - Khi phản ứng xảy ra giữa các chất khí ở nhiệt ñộ không ñổi và không có sự thay ñổi tổng số mol trong phản ứng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Theo nguyên lý I nhiệt ñộng học, ta có: dU = dQ + dW = dQ - pdV khi V = const thì công dW = 0, do ñó: dU = dQ n hoặc ∆U = QV. ơ h N y thể tích không Như vậy nhiệt của phản ứng ởQuthể m è ñổi bằng biến thiên nội năng và Q ñược gọi là K V y ạ nhiệt ñẳng tích. +D / m o c Mặt khác theo ñịnh nghĩa ban ñầu ta có: . e l g  Q   dQ  lim   = oo  = C hay dQ = C dT V V G ∆ T dT     Trong khoảng nhiệt ñộ giới hạn và thể tích không T ñổi, ta có: V

QV →0

V

V

2

QV =

∫C

V

dT

T1 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nếu trong khoảng nhiệt ñộ trên mà Cv= const, ta có: QV = CV (T2 − T1 ) →Nhiệt ñẳng áp Qp: n tiến hành ở ða số các phản ứng nói chung, ñược ơ h N áp suất không ñổi, áp suất khíuyquyển. Vì vậy, Q m nếu không nói thêm gì ñặc biệt, khi nói nhiệt è K y ạ quá trình, sẽ hiểu là của phản ứng hoặc của D + / m trong quá trình ñẳng áp nhiệt ñẳng áp. Công o c . le hệ thức: W = - p(V - V ) ñược xác ñịnhogbởi 2 1 o G từ biểu thức nguyên lý I: ∆U = Q + W = Q - p∆V hay: ∆U = U2 - U1= Qp - p(V2 - V1) suy ra: Qp = U2 + pV2 - U1 - pV1 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hay: Qp = (U + pV)2 - (U + pV)1 Cũng như nhiệt ñẳng tích, nhiệt ñẳng áp chỉ phụ thuộc vào trạng thái ñầu và trạng thái cuối của một hàm số trạng thái (U + pV), hàm này ñược ký hiệu n ơ bằng H và ñược gọi là enthalpy (hay hàm nhiệt) và h N y u có thể ñược viết như sau: Q m è H = U + pV yK (1.2) ạ D Và: Qp = ∆mH/+ o c .

Vậy nhiệt hệ nhận trong quá trình ñẳng áp bằng biến e l g o o thiên enthalpy G của hệ.

Lấy vi phân phưng trình (1.2), ta có: dH = dU + pdV + Vdp = dQ - pdV + pdV + Vdp ⇒ dH = dQ + Vdp Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Một trong những tính hữu dụng lớn nhất của enthalpy là cho phép chúng ta sử dụng hàm trạng thái H ñể mô tả nhiệt của quá trình khi tiến hành ở áp suất không ñổi hơn là ñại lượng n ơ hthái. nhiệt Q không phải là hàm trạng N y u Q xét vi phân của ðể xem xét ñiều này chúngmta è K y ở hàm dU. Chúng ta hàm dH như ñã khảo sát ạ D + / xem H như là hàm m của T và p, do vậy: o ∂H   ∂H  c .  dp dH =  dT +  e l  ∂T  p  ∂p  T og

o G

Xét quá trình tiến hành ở áp suất không ñổi dp=0 ta có: dHp = dQp hay ∆Hp = Qp từ ñó, ta có:  ∂H  Cp =    ∂T  p

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Mối quan hệ giữa Qp và QV ở cùng nhiệt ñộ ñối với phản ứng giữa các khí lý tưởng: Xét phản ứng có các chất khí lý tưởng tham gia: aA + bB = cC + dD n ơ (trạng thái ñầu) (trạng thái ycuối) Nh u Q ở nhiệt ñộ T = const, ta có: m è K QV = U2 - U1 = ạ∆yU +D / Qp= H2-H1 = ∆H = oUm2-U1+p(V2 - V1)=∆U+p∆V c . le trạng thái ñầu và trạng thái ðối với khí lý tưởng, g o o cuối của phản G ứng trên ta có thể viết: pV1 = (a + b) RT và pV2 = (c + d) RT suy ra: p(V2 - V1) = [(c + d)-(a + b)]RT = ∆nRT Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Có thể làm rõ thêm ñịnh luật Hess qua sơ ñồ sau Q4 Q5

Q3 Q

I Q1

II Q2

n ơ Nh

uy Nếu quá trình ñi từ trạng thái IQsang trạng thái II m è theo các cách khác nhau, ta luôn có: K y ạ Q = Q1 + Q2 /+=DQ3 + Q4 + Q5 m o c . Ý nghĩa quan trọng của ñịnh luật Hess là những e l g o o hệ quả của nó G vì nó cho phép: - Tính Qp = ∆H và QV = ∆U cho các quá trình mà ñối vối chúng thiếu các dữ liệu thực nghiệm.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Vậy biểu thức ∆H = ∆U + p∆V trở thành: Qp = QV + ∆nRT hay: ∆H = ∆U + ∆nRT • ð nh lu t Hess, enthalpy t o thành, enthalpy n ơ h cháy c a m t ch t: N y u Q →ðịnh luật Hess: m è K nhiệt trao ñổi (nhiệt y Trong mọi quá trình hoá học, ạ D toả ra hay hấp thụ) mở/+áp suất (hoặc thể tích) o c . không ñổi khôngle phụ thuộc vào các phản ứng g o trung gian. o G Hay nói cách khác, nhiệt phản ứng không phụ thuộc vào ñường ñi của quá trình mà chỉ phụ thuộc vào trạng thái của các chất ñầu và các chất cuối.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Tính hiệu ứng nhiệt của các phản ứng còn chưa ñược xác ñịnh.

- Giảm khối lượng thực nghiệm trong việc xác ñịnh hiệu ứng nhiệt ñến mức tối thiểu, nghĩa là, n formation) xuất phát từ nhiệt tạo thành (heat of ơ h N và nhiệt cháy (combustion) cóuythể tính ñược Q m hiệu ứng nhiệt của rất nhiều phản ứng hoá học è K y hoặc quá trình khác nhau. ạ D + / m sinh) của một chất ở ñiều →Nhiệt tạo thành (nhiệt o c . le tạo thành chuẩn ∆ H kiện chuẩn:Nhiệt của một g o o hợp chất bằng G biến thiên enthalpy kèm theo phản ứng tạo thành một mol chất ñó từ các ñơn chất ở trạng thái bền nhất (ở trạng thái chuẩn, sạch và cô lập), ở nhiệt ñộ 298 K và áp suất không ñổi bằng 1atm.

0 298 , f

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hệ quả của ñịnh nghĩa này là nhiệt tạo thành của các ñơn chất ở trạng thái bền nhất là bằng không.

Xét phản ứng dạng tổng quát: n ơ a1A1 +a2A2 + ....+ anAn = b1B1u+yNbh2B2 + ....+bnBn Q m Biết nhiệt tạo thành của các chất tham gia phản è K y ạ ứng và sản phẩm của+Dphản ứng, ta có thể tính / mñó (ký hiệu là ∆H nhiệt của phản ứng ). o c . e gl

0 298, r

no n     o 0 0 0 ∆H298,r = G∑bj ∆H298, fj  −  ∑ai ∆H298, fi  reactant  j =1  product  i=1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Nhiệt cháy của một chất ở ñiều kiện tiêu chuẩn: 0 (combustion) ∆H 298 ,c

Nhiệt cháy (hoặc enthalpy cháy) của một hợp chất ñã cho là biến thiên enthalpy của phản ứng oxy n ơ hoá chất ñó bằng oxy ở ñiều kiện tiêu chuẩn và kết h N y u của các nguyên quả là tạo thành các oxyt cao Q nhất m è tố.

K y ạ D ðối với hợp chất hữu cơ/+thì sản phẩm cháy là khí m o CO2, H2O. Xuất phát từ ñịnh nghĩa thì nhiệt cháy c . le g của các oxyt cao o nhất như H2O và CO2 ở ñiều kiện o G không. tiêu chuẩn bằng Nếu biết ñược nhiệt cháy của tất cả các chất tham gia phản ứng thì dễ dàng tính ñược nhiệt hoặc biến thiên enthalpy của bản thân phản ứng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Dạng tổng quát:

∆H

0 298,r

 n   n  0 0 =  ∑ ai ∆H 298,ci  −  ∑b j ∆H 298,cj   i =1 reactant  j =1  product

Bài t p 6: Khi ñốt cháy 0,532 g hơi benzen ở 250C và thể tích không ñổi với một n lượng oxy ơ Nh dư, toả ra 22475,74 J và nhậnuyñược sản phẩm Q là CO2(k) và H2O (l). m è K y ạ a/ Tính nhiệt cháy của benzen ở ñiều kiện trên.

D + / m o b/ Tính ∆H của phản ứng khi ñốt cháy 1mol c . le g benzen. o o G • Tính nhi t c a các quá trình hoá lý: → Nhiệt chuyển trạng thái hoặc chuyển pha: Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Sự chuyển trạng thái vật lý như hoá hơi, thăng hoa, ngưng tụ, nóng chảy, hoặc ñối với chất rắn chuyển từ trạng thái thù hình này sang trạng thái thù hình khác xảy ra thuận nghịch ở n của các áp suất và nhiệt ñộ không ñổi. Nhiệt ơ h N quá trình như vậy gọi là ẩn nhiệt. y u Q m Ví dụ quá trình hoá hơi của è1mol nước ñược biểu K y diễn như sau: H2ODạ(l) → H2O (h) + / m Lvap(vaporization) c(nhiệt hoá hơi riêng ký hiệu ℓ) o .

0 e l ∆ H →Nhiệt hoà tan:og 298,dissol (dissolution) o G ðó là sự chuyển một chất nguyên chất sang trạng thái dung dịch trong một dung môi. Dung môi nước thường ký hiệu aq.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

0 298, dil

→Nhiệt pha loãng: ∆H (dilution) Pha loãng là quá trình chuyển dung dịch có nồng cao sang dung dịch có nồng ñộ nhỏ hơn bằng cách thêm dung môi. Enthalpy pha loãng n ơ h phụ thuộc vào nồng ñộ của chất trong dung N y u Q dịch. m è K 0 y →Nhiệt phân ly thành các ạ ion: ∆ H 298 , dissoc D + / ðó là quá trình tạocom thành các ion từ những . e l phân tử hoà tan. g o o G Chú ý: Các axit mạnh và bazơ mạnh phân ly hoàn toàn trong dung dịch nước nên trong nước những phân tử này không tồn tại ở dạng 0 phân tử trung hoà, nghĩa là: ∆H 298 , dissoc = 0 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Nhiệt trung hoà:

∆H

0 298 , neut

(neutrilization)

- Trong trường hợp trung hoà axit mạnh bằng bazơ mạnh thì thực chất phản ứng trung hoà là phản ứng tái kết hợp các ion H+ và OH- thành H2O. Enthalpy n thành các trung hoà bằng enthalpy phân ly của nước ơ h N ion với dấu ngược lại. y u Q yếu bằng bazơ yếu.

- Trong trường hợp trung hoà axit m - èkèm theo sự dịch Sự tái hợp các ion H+ và OH K ạy của axit yếu và bazơ chuyển cân bằng phân lyDion /+ yếu. Khi trung hoà axitmmạnh bằng bazơ yếu, hoặc o nhiệt hoà tan thì enthalpy trung c ngược lại, nếu bỏ qua . e l g hoà ño ñược bằng o tổng của hai số hạng: enthalpy của o bản thân phảnG ứng trung hoà và enthalpy phân ly hoàn toàn các axit yếu hay bazơ yếu. Chính vì vậy mà nhiệt trung hoà cho không nhiều thông tin về ñộ mạnh của axit và bazơ.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Năng lượng liên kết: Phá vỡ liên kết hoá học là một quá trình thu nhiệt.

Ngược lại, quá trình tạo thành liên kết là quá trình toả nhiệt, năng lượng toả ra trong quá trình tạo thành liên kết sẽ ñi vào hmôi ơn trường.

N y u Enthalpy của phản ứng hoá Qhọc bằng: m è ∆ H ≈ BE bondsbroke n y−K BE bondsforme d ạ D + Ví dụ: xét phản ứng ở /pha khí:N2 + 3H2 → 2NH3 m o c Xác ñịnh hiệu ứngle.nhiệt ∆H của phản ứng. g o o 1.4. ∆H Ở CÁC G NHIỆT ðỘ KHÁC:

Trong sổ tay hoá lý bảng nhiệt tạo thành thường cho ở phản ứng 250C. Chúng ta cần muốn biết nhiệt của phản ứng khác 250C. Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nếu chúng ta biết nhiệt dung ở p = const, thì chúng ta có thể tính nhiệt phản ứng ở nhiệt ñộ khác 250C. Sử dụng chuỗi lập luận như sau:  ∂H 0  ∂H    = C p →   ∂T  p  ∂T

  ∂∆H 0 0  = C p ⇒  p  ∂T

  = ∆C p0 p

n ơ h→ cC + dD Giả sử có phản ứng: aA + bB N y u 0 0 0 ∆C p0 = cC pC + dC pD − aC pA − bCm0pBQ thì: è K y 0 0 ạ d ∆ H = ∆ C dT Suy ra: p +D / m T2 o 0 .c ⇒ ∆H gl(eT2 ) = ∆H 0 (T1 ) + ∫ ∆C p0 dT o o T1 G

Do vậy, biết nhiệt của phản ứng ở nhiệt ñộ T1 ta có thể tính ñược nhiệt của phản ứng ở nhiệt ñộ T2 .

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trong trường hợp hiệu ứng nhiệt không bị biến ñổi trong khoảng nhiệt ñộ ñang xét, thì phương trình trên có thể ñược viết như sau: ∆H 0 (T2 ) = ∆H 0 (T1 ) + ∆C p0 (T2 − T1 ) n ơ h N Bài t p 7: Ở 250C phản ứng tổng hợp amoniac: y u Q 0 N2 (k) + 3H2 (k) = 2NHK3èm(k) ∆H 298 , r = −22,08kcal y 0 ạ Tìm biểu thức ∆H T ,r =/+Df (T ) m o c Cho biết nhiệt dung mol của các chất phản ứng . e l g o 0 là: o C p (H 2G ) = 6,85 + 0,28.10 −3 T (cal / mol.K ) C p0 ( N 2 ) = 6,65 + 10 −3 T (cal / mol.K ) C p0 ( NH 3 ) = 5,92 + 8,96.10 −3 T (cal / mol.K ) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bài tập 8: Tính lượng nhiệt Q, biến thiên nội năng ∆U, biến thiên entropy ∆S và công W của 100g nitơ ở 00C và 1atm khi: n ơ h N 1/ Dãn ñẳng nhiệt ñến thể tích 200 lit y u Q 2/ Tăng áp suất tới 1,5atm Kkhi èm thể tích không ñổi y ạ D gấp ñôi 3/ Dãn ñẳng áp tới thể/+tích m o c Cho biết: Cv = 5 cal/mol.K; M = 28 g/mol .

N2 e l g o chuẩn hằng số khí lý tưởng o Ở ñiều kiện G R = 0,082 lit.atm/mol.K Trong hệ SI: R = 8,314J/mol.K = 1,987 cal/mol.K Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 2 NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ðỘNG HỌC VÀ ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ NÀY VÀO HOÁ HỌC 2.1. MỞ ðẦU n ơ hhoá học hay vật N Trong thiên nhiên các biến ñổi y u Q hướng xác ñịnh. lý bao giờ cũng xảy ra theo chiều m è K y là tự xảy ra hoặc ñược Tất cả các biến ñổi trên ñều ạ D + / gọi là các quá trình tự nhiên.

Ngược lại, các quá m o c . trình nghịch không ltự xảy ra. e g o Trong hoáGohọc một vấn ñề ñặc biệt quan trọng là có ñược tiêu chuẩn cho phép tiên ñoán chiều và cân bằng của quá trình, nghĩa là xem phản ứng hoá học có thể tự xảy ra hay không và xác ñịnh ñược thành phần của sản phẩm ñược tạo thành.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nguyên lý I nhiệt ñộng học là nguyên lý bảo toàn năng lượng áp dụng cho nhiệt và công, nói lên tính tương ñương về mặt ñịnh lượng giữa nhiệt và công, nghĩa là công có thể biến thành nhiệt 100%. n ñịnh rằngcó ơ Nguyên lý II của nhiệt ñộng học khẳng h N hai ñiều không thể xảy ra ñược: Quy m è Claussius 1/ Trong một chu ytrình kín nhiệt không thể K ạ D tự truyền từ vật thể lạnh/+ñến vật thể nóng mchu trình kín không thể biến o Kelvin 2/ Trong một c . le g ñổi hoàn toàn nhiệt o thành công o G Nguyên lý II của nhiệt ñộng học cũng ñược rút ra từ thực nghiệm. Dựa trên nguyên lý II của nhiệt ñộng học cho phép ta có thể tiên ñoán chiều hướng của quá trình.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.2. MÁY NHIỆT VÀ CHU TRÌNH CARNOT. • Máy nhi t: Máy nhiệt là một thiết bị sử dụng nhiệt ñể tiến hành công cơ học bằng cách ñưa "vật làm n ơ việc” (working fluid) qua một chu trình kín.

Sơ h N y u nhiệt Carnot ñồ bố trí các bộ phận của máy Q m è như sau: K Nguồn nhiệt ở nhiệt ñộ cao T1

+

q1m/

o c . le

Thiết bị chứa fluid làm việc

G

g o o

y ạ D

-Whệ= q1 - q2

Môi trường bên ngoài

q2

Nguồn nhiệt ở nhiệt ñộ thấp T2

Hình 2.1. Các bộ phận chính của máy nhiệt Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Chu trình làm vi c c a máy nhi t Carnot: Chu trình Carnot gồm một dãy các biến ñổi thuận nghịch về nhiệt ñó là những biến ñổi ñẳng nhiệt và ñoạn nhiệt. Chu trình Carnot sử n ơ h dụng sự dãn nở và nén một khíyNlý tưởng ñể u Q chuyển nhiệt thành công. m è K y Chu trình làm việc củaDạmáy nhiệt Carnot gồm 4 + P 1 / giai ñoạn như sau:om c . le

G

q1>0, T1

g o o

2

q=0

q=0

4

3 q2<0, T2

Hình 2.2. Chu trình làm việc của máy nhiệt Carnot V1

V4

V2

V3

V

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Giai ño n 1: Dãn khí lý tưởng thuận nghịch ở nhiệt ñộ T1 của nguồn nhiệt từ trạng thái 1 ñến trạng thái 2 (dãn nở ñẳng nhiệt) . ∆ U 1→ 2 = q 1 − w 1 = 0 máy nhiệt sinh công và bằng n ơ lượng nhiệt hấp thụ (q1 = w1). yDo Nh ñó lượng u V2 Q nhiệt hấp thụ từ nguồn nhiệt bằng: q1 = RT1 ln m è V1 K Giai ño n 2: Dãn khí lý Dtưởng thuận nghịch ñoạn ạy + / nhiệt từ trạng thái 2 mñến trạng thái 3 (dãn nở o c . ñoạn nhiệt). gle o o Trong bướcGgiản nở này pittong thực hiện công W2 (W2<0) với môi trường bên ngoài và: ∆U = −W nhiệt ñộ và thể tích của khí liên hệ với nhau bởi biểu thức: T1V2γ −1 = T2V3γ −1 2→3

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

2

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Giai ño n 3: Nén khí lý tưởng thuận nghịch ñẳng nhiệt (ở nhiệt ñộ T2) từ trạng thái 3 ñến trạng thái 4 (nén ñẳng nhiệt). ∆U = − q + W = 0 hệ nhận công và cấp nhiệt cho n ơ V h nguồn thu và: − q = RT ln N y V u Qthuận nghịch ñoạn Giai ño n 4: Nén khí lý tưởng m è K y nhiệt từ trạng thái 4 về trạng thái 1 (nén ñoạn ạ D + / nhiệt). ∆U 4→1 = W4 ovà m T Vγ =TVγ c . le ñồng thời khí ñược về trạng chu trình hoànogtất o thái ban ñầuGở nhiệt ñộ T1. *So sánh giai ñoạn 2 và giai ñoạn 4 ta có kết quả: 3→ 4

2

3

4

2

2

3

−1

2

γ −1

T1V2

T1V1γ −1

γ −1

 V1 ⇒  γ −1 = T2V4  V2

= T2V3

  

γ −1

 V4 =   V3

4

  

−1

1 1

γ −1

V1 V4 V2 V3 ⇒ = hay = V 2 V3 V1 V4

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Các biểu thức toán học của giai ñoạn 1 và giai ñoạn 3 cũng ñược viết lại như sau: V2 q1 V2 q1 = RT1 ln ⇒ = R ln V1 T1 V1

V4 − q2 V4 ơn V2 − q 2 = RT2 ln ⇒ = R ln =h− R ln V3 T2 Vy3 N V1

u Q m è cộng hai phương trình trênyKta có: ạ V q1 q 2 V2+D − = R lnm/ − R ln 2 = 0 T1 T2 V1 o V1 c . le g o o Nếu coi q1 và G q2 là các giá trị ñại số thì có thể

viết lại biểu thức trên như sau: Gọi là hệ thức Clausius

q1 q 2 + =0 T1 T2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Về ý nghĩa vật lý q1 và q2 chính là lượng nhiệt biến thành công.

V2 V4 V2 − Wcycle = q1 − q2 = RT1 ln + RT2 ln = R(T1 −nT2 ) ln V1 V3 V1 ơ h N y u • Hi u su t e (efficiency) của máy nhiệt ñược Q m è xác ñịnh như là tỷ số của lượng nhiệt biến K y ạ D thiên thành công chia/+ cho lượng nhiệt lấy từ m o nguồn nhiệt, nghĩa là: c . le g o V2 o ( ) ln R T − T G 1 2 Wsurr − Wcycle q1 − q2 e= = = = q1 q1 q1

V1

RT1 ln

V2 V1

T1 − T2 T2 = = 1− T1 T1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hiệu suất e của máy nhiệt lý tưởng làm việc theo chu trình Carnot là lớn n chất nhất và không phụ thuộc vàohơbản N y cũng như hình dạng của Q“working fluid”, u èm mà chỉ phụ thuộc vàoKnhiệt ñộ của y ạ nguồn nhiệt D /+ m o .c

le g o

o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.2. ENTROPY VÀ NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ðỘNG HỌC. • Entropy: Phân tích chu trình Carnot như sau: n - Lượng nhiệt q cho toàn bộ chu trình là: ơ h N qcycle = q1 + q2 (xét về tổng ñại số;uyq1>0 và q2<0) Q không - Nội năng của toàn bộ chu trìnhèm bằng K y ∆Ucycle = q + W = 0 ạhay q = - W D + / - Công W cho toàn bộ chu m trình: o c .

Wcycle = W1+W2+W le3+W4= -q1-q2 (W1,W2<0 và g o o W3,W4>0) G - Hiệu suất e:

e=

Wsurr − Wcycle q1 + q2 q = = = 1+ 2 q1 q1 q1 q1

(tổng ñại số)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Xét một chu trình khác cũng làm việc trong khoảng nhiệt ñộ T1 và T2 theo chiều kim ñồng hồ. ðặt thêm dấu phẩy trên các giá trị của ' ' q T ' 2 2 e = 1 + = 1 − e ' , q1' , q 2' , T1' , T2' , ..... và viết lại biểu thức: n q1' T1' ơ h N Và: q' T q' T uy q' q' Q ⇒0≥ 1 + 2 mT1 T1 q q T1 T2 è K y ạ D Dấu "=" xảy ra trong /trường hợp quá trình là + m o thuận nghịch trong chu trình và dấu ">" xảy ra c . le g trong trường ohợp quá trình là bất thuận nghịch. o G e' = 1+

2 ' 1

≤ e = 1−

2

⇒

2 ' 1

≤−

2

Vậy trong trường hợp quá trình là thuận nghịch trong chu trình, ta có: q ' q' 1, rev

T1

+

2, rev

T2

=0

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

viết cho tất cả các chu trình Carnot sơ ñẳng: q rev ∑ T =0

n ơ Nh

+D / m

o c . le

g o o

m è K y ạ

y u Q

Hình 2.3. Chu trình làm việc của máy nhiệt thực

G Các chu trình Carnot sơ ñẳng tiến tới vô tận thì tổng trên sẽ biến thành tích phân vòng khép  dq  kín:   =0

∫  T  rev

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðối với hệ ñơn giản gồm chỉ có một chất và chỉ một pha tồn tại thì entropy là một một hàm trạng thái của ba biến số: n ơ h S = S(T, V, n) N y u Q Hay S = S(U, V, n)èm K y ạ …

D + / m

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Clausius ùưa ra hĂ m entropy, kĂ­ hi u ch S (1865) vĂ : dq = dS lĂ hĂ m trấng thĂĄi vĂ ta T luĂ´n cĂł: dqrev dq â&#x2030;¤â&#x2C6;Ť = â&#x2C6;Ť dS dq dq dq â&#x2C6;Ť T T Hay: T â&#x2030;¤ T = dS dS â&#x2030;Ľ T n dq ĆĄ Viáşżt ùƥn giản: â&#x2021;&#x2019; â&#x2C6;&#x2020; S = S â&#x2C6;&#x2019;hS â&#x2030;Ľ â&#x2C6;Ť T N y u toĂĄn háť?c cᝧa PhĆ°ĆĄng trĂŹnh trĂŞn lĂ biáť&#x192;u thᝊc Q m è nguyĂŞn lĂ˝ II cᝧa nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122;ng K háť?c. y ấ D + tiĂŞu chu n xĂŠt chi u â&#x2020;&#x2019;Bi n thiĂŞn entropy /lĂ m o di n bi n c a quĂĄ trĂŹnh Ăą i v i h cĂ´ l p: c . le g o XĂŠt háť&#x2021; Ăąoấn nhiáť&#x2021;t q=0, lĂşc ùó: dS â&#x2030;Ľ 0 hay â&#x2C6;&#x2020;S â&#x2030;Ľ 0 o G Báşąng cĂĄch khảo sĂĄt entropy, ta cĂł tháť&#x192; tiĂŞn ĂąoĂĄn ùưᝣc chiáť u hĆ°áť&#x203A;ng diáť&#x2026;n biáşżn cᝧa quĂĄ trĂŹnh trong háť&#x2021; cĂ´ láş­p. rev

rev

2

2

1

1

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðối với một thay ñổi hữu hạn của entropy thì có ba khả năng có thể xảy ra: a/ ∆S>0: quá trình tự xảy ra và bất thuận nghịch. b/ ∆S=0: quá trình cân bằng hay hệơnñạt cân bằng. h N y ra. c/ ∆S < 0 : quá trình không thể xảy u Q m èra trong hệ cô lập thì Khi quá trình tự nhiên xảy K y ạ có sự thay ñổi entropy +Dvà entropy tăng tới cực / om cân bằng. ðiều kiện cực ñại (Smax) ở trạng.cthái le g ñại ở ñây ñược o xét cho entropy như là hàm của o các biến số Gnhất ñịnh nào ñó như áp suất hơi trên chất lỏng, rắn, nồng ñộ của dung dịch, ...

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Chú ý: ñối với hệ không cô lập, ta có thể cô lập hệ bằng cách ghép thêm môi trường vào hệ.

Biến thiên entropy của hệ liên kết: ∆Sliên kết Vì hệ này ñược cô lập và chỉ xảy ra quá trình ñoạn n nhiệt (hình vẽ) nên: ơ h N uy ngoài ≥ 0 ∆Sliên kết = ∆Shệ + ∆Smôi trườngQbên m è trong ñó: -∆Shệ ≤ ∆Smôi trường K bên ngoài y ạ D + / m o c . le g o o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Biến thiên entropy của số quá trình thuận nghịch: • Quá trình ñ ng áp ho c ñ ng tích: * Quá trình ñ ng áp: ∆S = ∫ C dTT ơn h T N ∆ S = C ln y Hay: T u Q dT ∆m S = ∫C * Qúa trình ñ ng tích: Kè T y T ạ ∆ S = C ln Hay: T +D / m o • Quá trình ñ ng nhi t: c . le g o ñộ không ñổi có n mol khí Giả sử ở nhiệt o G chuyển từ thể tích V1 sang thể tích V2 và V2>V1. Cần tính biến thiên entropy ∆S = q T của quá trình này.

T2

p

2

T1

p

1

T2

V

T1

2

V

1

rev

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Theo ñịnh luật Joule, nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt ñộ, nên ở nhiệt ñộ không ñổi, ∆U = 0 .Từ ñó nsuy ra: ∆S = − W T ơ mà W = -nRTln VV hay ∆S = nR ln VV = nR lnyNpp h

rev

2

rev

1

2

1

1

2

u Q m è K y ạ

Ghi chú: cũng có thể D tính ñược biến thiên + / m entropy của các quá trình bất thuận nghịch o c . e l g bằng cách ophân tích nó thành các giai o G nghịch, nếu trạng thái ñầu và ñoạn thuận cuối của quá trình thuận nghịch và bất thuận nghịch là như nhau.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Quá trình tr n l n hai khí lý tư ng: vách ngăn

p,T,V1,n1

p,T,V2,n2

tr ng thái ñ u

p,T,V1+V2,n1+n2

y u Q

+D / m

- ðối với khí thứ nhất: o c . e l g - ðối với khí othứ o hai: G

n ơ Nh

m è K y tr ng thái cu i ạ ∆S1 = n1 R ln

V1 + V2 V1

∆S 2 = n2 R ln

V1 + V2 V2

- Biến thiên entropy toàn bộ hệ: V1 + V2 V1 + V2 ∆S = ∆S1 + ∆S 2 = n1 R ln + n2 R ln V1 V2 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Ví d 1: Tính biến thiên entropy của quá trình kết tinh benzen lỏng chậm ñông ở nhiệt ñộ -50C. Xác n ơ ñịnh chiều của quá trình? Cho biết: h N y u - Nhiệt ñộ nóng chảy của benzen Q m Tnc(benzen) = 50C = y278K Kè ạ D - Nhiệt nóng chảy (mol) + của benzen / om2370 cal/mol ∆Hnc(benzen).c= le g o của benzen lỏng - Nhiệt dungomol G Cp(benzen lỏng) = 30,3 cal/mol.K - Nhiệt dung mol của benzen rắn Cp(benzen rắn) = 29,3 cal/mol.K Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Gi i: C6H6 (lỏng, T = -50C = 268K)

∆SK

C6H6 (tthể, T = -50C = 268K)

(kết tinh BTN) nâng nhiệt ñẳng áp

∆S1

n ơ Nh

∆S2

278

∆ S1

278

p(l )

268

∆S 2

∆S 3 =

268

278

268

∫

278

Vậy:

∆S3

m C6H6 (tthể, T=+50C = 278K) è yK TN) (kếtạtinh ∆SK = ∆S/+1D+ ∆S2 + ∆S3 m o C 30,3 .c = ∫ dT = ∫ edT = 30,3(ln 278 − ln 268) = 1,11cal / mol.K T Tgl o o 2370 G =− = −8,52cal / mol .K

C6H6 (lỏng, T = +50C = 278K)

với:

y u Q

hạ nhiệt ñẳng áp

C p(r ) T

268

29,3 dT = 29,3(ln 268 − ln 278) = −1,07cal / mol.K T 278

dT = ∫

∆SK = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3 =1,11-8,52-1,07 = -8,48 cal/mol.K Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Nhận xét: ∆SK <0 ta có thể kết luận nhầm rằng là ở -50C benzen rắn sang lỏng. Nhưng kết luận này là không ñúng vì hệ không phải cô lập. n ñến biến - Muốn hệ trở thành cô lập ta phảiơxét h N ySmôi trường. Vậy thiên entropy của môi trường ∆ u Qcủa quá trình ta muốn xét khả năng diễn biến m è K y phải tính: ∆Sliênkết = ∆DSạphầnthuộchệ + ∆Smôitrường + / m biết: ðể tính ∆Smôitrườngcophải . e gl trường nhận hoặc cho.

- Lượng nhiệtomôi o - Ở nhiệt ñộGT nào xảy ra sự cho nhiệt hoặc nhận nhiệt.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Quá trình: C6H6 (l) → C6H6 (r) xảy ra ở nhiệt ñộ T = 268K và ñây là quá trình toả nhiệt, nghĩa là lượng nhiệt mà môi trường hấp thụ ñược ñược tính theo ñịnh nluật ơ h Kirchhoff: yN ∆H = ∆H + ∆C dT T

u Q 278 m è 268 K y ∆ H 268 = ∆ H 278 + ∫ ( C p ( CạH ( r ) − C p ( C H ( l ) ) dT D 278 /+ m , 3 − 30 , 3 )( − 10 ) = − 2360 ∆ H 268 = − 2370 + o ( 29 c . le2360 g q mt Suy ra: ∆S mt = oo = = 8,79 cal / mol.K GT 268 T

278

∫

p

6

6

6

6

cal / mol

mt

vậy: ∆Stoàn bộ hệ = ∆Sphầnthuộchệ + ∆Smôitrường = -8,48 + 8,79 = 0,31cal/mol.K Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

BĂ i t p 9: XĂĄc Ăąáť&#x2039;nh sáťą thay Ăąáť&#x2022;i enthalpy (â&#x2C6;&#x2020;H), náť&#x2122;i nÄ&#x192;ng n kg nĆ°áť&#x203A;c áť&#x; (â&#x2C6;&#x2020;U), vĂ entropy (â&#x2C6;&#x2020;S), khi cho 2,7 ĆĄ h N 5 y nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; ĂĄp suẼt p1 = 1,0133Ă&#x2014;10 PauvĂ Q m T1 = 293K hoĂĄ hĆĄi áť&#x; py2K=è 0,5066Ă&#x2014;105 Pa vĂ T2 = 373K. Cho biáşżt/+DCấ â&#x2030;&#x2C6; C = 4,187 Ă&#x2014; 10 J / kg.K, Ẋn m â&#x2C6;&#x2020;H = 2260,98Ă&#x2014;103J/kg. o nhiáť&#x2021;t hoĂĄ hĆĄi báşąng c vap . e l g Giả sáť­ ráşąngoohĆĄi nĆ°áť&#x203A;c nháş­n ùưᝣc áť&#x; trấng G thĂĄi khĂ­ lĂ˝ tĆ°áť&#x;ng. long p

long V

3

M H2O = 18 g / mol; R = 8,314 J / mol.K

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Gi i: Quá trình trên có thể theo sơ ñồ các giai ñoạn như sau: n ơ NH2hO (hơi, T2 = 373K, p2)

∆H, ∆U, ∆S H2O (lỏng, T1 = 293K, p1) quá trình BTN nâng nhiệt ñẳng áp

∆H1, ∆U1, ∆S1

+D / m

m è K y ạ

y u Q

∆H3, ∆U3, ∆S3

Giản nở ñẳng nhiệt

o c . le

g o H2O (lỏng, T2 = 373K, po1) G

∆H2, ∆U2, ∆S2

H2O (hơi, T2 = 373K, p1)

qt hoá hơi ở T2, p1

* Sự thay ñổi enthalpy:

∆H = ∆H 1 + ∆H 2 + ∆H 3

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

với:

373

3 3 ∆H 1 = m ∫ C long dT = 2 , 7 × 4 , 187 × 10 ( 373 − 293 ) = 904 , 392 × 10 J p 293

∆H 2 = m × ∆H vap = 2,7 × 2260,98 × 10 3 = 6104,646 × 10 3 J

n ơ Nh

∆H 3 = 0

∆H = ∆H 1 + ∆H 2 + ∆H 3 = 7009,038 × 10u3yJ = 7009,038 kJ

Q m * Sự thay ñổi nội năng: ∆KUè = ∆ U 1 + ∆ U 2 + ∆ U 3 y ạ 3D với: ∆U 1 = ∆H1 = 904,392 × 10 J + / m o c . ∆U 2 = ∆H 2 − pl∆ V = ∆H 2 − nRT2 e g o o 2,7 ∆U = 6104 , 646 × 10 − 8,314 × 10 × 373 = 5639,419 × 10 J G 3

2

3

3

18

∆U 3 = 0 ∆U = ∆U 1 + ∆U 2 + ∆U 3 = 6543,811 × 10 3 J = 6543,811 kJ Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Sự thay ñổi entropy: Với: 373

∆S1 = m ∫ C long p 293

∆S = ∆S1 + ∆S 2 + ∆S 3

dT 373 = 2,7 × 4,187 × 10 3 × 2,303 log ơn =3,525 × 10 3 J / K h T N293

y u Q

m è ∆ H 2 6104 ,646 × 10 yK ∆S 2 = = = 16 ,366 × 10 3 J / K ạ T2 373 /+D m o c .

3 p1 2,7 le 1 , 0133 × 10 3 ∆S3 = nRln = og × 8,314×103 × 2,303log = 0 , 865 × 10 J/K 3 p2 o 18 0,50665×10 G Vậy: 3

∆S = ∆S1 + ∆S2 + ∆S3 = 20,756×103 J / K = 20,756kJ / K Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

BĂ i t p 10:

n ĆĄ Nh

BĂ i t p 11

+D / m

m è K y ấ

y u Q

o c . le

G

g o o

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.3. GIẢI THÍCH ENTROPY TRÊN CƠ SỞ THÔNG KÊ • Entropy và ñ h n lo n tr ng nthái c a ơ h h : N y u Q Từ nguyênlý II của nhiệtèmhọc ta thấy: K dq y ạ entropy liên quan - vì dS = T cho thấy D + / m ñến sự trao ñổiconhiệt. . dq e l g - Mặt khác,oobiểu thức T < dS cho thấy G quan ñến tính bất thuận nghịch. entropy liên rev

irrev

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Theo quan niáť&#x2021;m váť cẼu trĂşc nguyĂŞn táť­ vĂ phân táť­ cᝧa máť&#x2122;t váş­t, ta cĂł tháť&#x192; xĂŠt háť&#x2021; theo quan Ăąiáť&#x192;m Ăąáť&#x2122; tráş­t táťą vĂ Ăąáť&#x2122; háť&#x2014;n loấn cᝧa chuyáť&#x192;n Ăąáť&#x2122;ng hoạc cᝧa trấng thĂĄi cĂĄc hất tấo n ĆĄ h thĂ nh háť&#x2021;.

N y u Q trĂşc phân táť­ lĂ * Ă° tr t t lĂ˝ tĆ° ng cᝧa cẼu m è K y cᝧa ùƥn chẼt áť&#x; nhiáť&#x2021;t tinh tháť&#x192; káşżt tinh Ăąáť u ùạn ấ D + / Ăąáť&#x2122; gần nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; khĂ´ng tuyáť&#x2021;t Ăąáť&#x2018;i. Trong tinh m o c . tháť&#x192; nhĆ° váş­y cĂĄc nguyĂŞn táť­ (hoạc phân táť­) e l g o o trung nĂşt mấng lĆ°áť&#x203A;i khĂ´ng gian tiáşżn hĂ nh dao G Ăąáť&#x2122;ng xung quanh váť&#x2039; trĂ­ cân báşąng váť&#x203A;i nÄ&#x192;ng lưᝣng dao Ăąáť&#x2122;ng nháť? nhẼt. Theo Planck, entropy c a tinh th nhĆ° v y b ng khĂ´ng NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

* Ă° h n lo n: Khi cĂł sáťą hẼp th᝼ nhiáť&#x2021;t thĂŹ tráş­t táťą lĂ˝ tĆ°áť&#x;ng báť&#x2039; phĂĄ vᝥ. NhĆ° váş­y sáťą cung cẼp nhiáť&#x2021;t kĂŠo theo sáťą giảm Ăąáť&#x2122; tráş­t táťą hoạc lĂ m dq tÄ&#x192;ng Ăąáť&#x2122; háť&#x2014;n loấn, vĂ tᝍ biáť&#x192;u thᝊc n ĆĄ â&#x2C6;&#x2020;S â&#x2030;Ľ â&#x2C6;Ť h T N T

uy

0

Q m ta cĹŠng thẼy Ăąáť&#x2122; háť&#x2014;n loấn tÄ&#x192;ng thĂŹ entropy cᝧa è K y háť&#x2021; cĹŠng tÄ&#x192;ng theo. Dấ + / m tÄ&#x192;ng song song váť&#x203A;i sáťą Váş­y entropy cᝧacháť&#x2021; o . e l táťą trấng thĂĄi phân táť­ cᝧa háť&#x2021; tÄ&#x192;ng Ăąáť&#x2122; mẼt tráş­t g o o vĂ váť mạt Ăąáť&#x2039;nh tĂ­nh cĂł tháť&#x192; coi entropy lĂ G

thư c ùo ù m t tr t t hay ù h n lo n tr ng thåi phân t c a h .

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Tr ng thái vĩ mô và tr ng thái vi mô: Ứng với một trạng thái vĩ mô ñã cho có số rất lớn trạng thái vi mô và những trạng thái vi mô này chỉ phân biệt ñược htrên ơn qui mô N vĩ mô. y u Q m ðể hiểu ñược mối quan hệ giữa số trạng è K y ạ trạng thái vĩ mô, ta thái vi mô ứng với số D + / xét sự phân bố phân tử ñựng trong một m o c . bình kin. le g o o * Cho hai phân tử ñược ñánh số 1và 2 vào G bình kín và chia bình một cách tưởng tượng thành hai khoang, mỗi khoang là một hình chữ nhật.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nếu có thể quan sát ñược sự phân bố của hai phân tử trên thì ta có 4 cách phân bố như sau: 1 2

a I

1

2

2

b

1

c II

1 2

d

III ơn

h N y

u 2 = 4 Q Như vậy số trạng thái vi mô có thể có là:2 m è yK là như nhau, nên ở Trên thực tế hai phân ạtử D + / góc ñộ vĩ mô, các mtrạng thái vi mô b và c là o c . như nhau. Do ñó có 3 trạng thái vĩ mô (I, II và e l g o III). o G

Nếu ký hiệu trạng thái vi mô ứng với một trạng thái vĩ mô là Ω, thì Ω ñược gọi là trọng lượng thống kê của trạng thái vĩ mô, còn Ω cho biết xác suất có ñược trạng thái ñó 4 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trạng thái vĩ mô

Trọng lượng thống kê hoặc số trạng thái vi mô ứng với một trạng thái vĩ mô (Ω)

I

1

II

2

III

1

n ơ h N y u * Nếu ñưa 3 phân tử vào trong bình, Q ta có: m Số trạng thái vi mô: 23 = 8 yKè ạ D Số trạng thái vĩ mô: 22 /= 4 + mTrọng lượng thống kê hoặc số trạng o Trạng thái vĩ mô c . le thái vi mô ứng với một trạng thái g o vĩ mô (Ω) o G I

1

II

3

III

3

IV

1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Trường hợp tổng quát ta chia bình chứa N phân tử thành k khoang. Khi ñó số trạng thái vi mô là kN. Trong trường hợp này ñể n xác ñịnh ơ xác ñịnh trạng thái vĩ mô, ta cần h N ythứ nhất, số u số phân tử n1 trong khoang Q m è thứ hai, ...., và số phân tử n2 trong khoang K y ạ phân tử nn trong khoang thứ k. +D / m o Khi ñó có thểleký .c hiệu số trạng thái vĩ mô g o như sau: trạng thái thứ nhất ñược ký hiệu o G là I, thứ hai bằng II, .... Tổng hoán vị là N! Trong số hoán vị phải loại trừ các hoán vị không cho trạng thái vi mô mới.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Toán học thống kê cho thấy, ứng với một trạng thái vĩ mô như vậy có số trạng thái vi mô ñược xác ñịnh theo công thức:

n N! ơ h Ω= N n1! n 2 ! n3 !...unyn !

Q m è n : số hạt (phân trong ñó: N = n1 + n2 +yK...+ n ạ tử) +D / m o c Có thể tính sốe.trạng thái vi mô theo công l g thức trên và o theo ví dụ trên, nếu có 3 phân o G tử ñược phân bố trong hai khoang, thì ứng

với trạng thái vĩ mô II hoặc III ta có: 3! 3 × 2 × 1 trạng thái vi mô = =3 1!2!

1×1× 2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Xác suất nhiệt ñộng và entropy →Xác su t nhi t ñ ng Khi tính số trạng thái vi mô ứng với một số n thấy rằng ơ trạng thái vĩ mô xác ñịnh, dễ dàng h N y trạng thái vĩ số trạng thái vi mô Ω ứng với u Q m mô là cực ñại khi N hạt Kñược phân bố ñều è ylà n = n = n = .... ạ trong k khoang , nghĩa 1 2 3 D + / Trong trường hợpomñặc biệt tất cả N phân tử c . ñược tập trung letrong một khoang duy nhất g o vi mô sẽ bằng 1 thì số trạngGothái N! Ω= =1 n!

(vì N = n)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi ta cho 1mol khí vào một bình rỗng.

- Trường hợp thứ nhất là khí chiếm toàn bộ thể tích bình vì do các phân tử khí chuyển ñộng hỗn loạn và sau một thời n ơ h gian cân bằng khí ñược phân bố ñều trong N y u Q cực ñại. bình với số trạng thái vi mô m è K - Trường hợp thứ haiDlà ạy trường hợp khi tất + / cả các phân tử khí m tập trung trong một o c . le tích xác ñịnh, chẳng hạn khoang có thể g o o 3 trong 1cmG với số trạng thái vi mô bằng 1.

Trên thực tế khó có thể gặp trường hợp thứ hai và xác suất xảy ra trường hợp này là rất nhỏ.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Qua ví dụ trên ta thấy xác suất nhiệt ñộng của một trạng thái vĩ mô tỷ lệ thuận với số trạng thái vi mô ứng với trạng thái vĩ mô ñó. Người ta gọi số trạng thái hviơnmô ứng yN là xác suất với một trạng thái vĩ mô ñãucho Q m nhiệt ñộng, ñược ký hiệu là W, khi ñó: è K y ạ ×Ω W = const D + / m tỷ lệ bằng 1 (const=1) o Ngoài ra cho hệ số c . le g và coi W làooxác suất tương ñối, nghĩa là G xác suất của trạng thái ñã cho so với xác suất của trạng thái chuẩn nào ñó, khi ñó ta có thể viết: W = Ω = N! n1! n2 ! n3 !...n n !

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðể biểu thức tính xác suất không chưa giai thừa, lấy logarit hai vế của nó:

ln W = lnΩ = NlnN - ∑ nơni lnn i h N y

u Q Các qui tắc cộng và nhânèmxác suất cũng có K y giá trị ñối với xác suất nhiệt ñộng.

Ví dụ một ạ +D / hiện tượng có xác msuất nhiệt ñộng là W1, còn o c . le khác ñộc lập với nó có xác một hiện tượng g o o suất W2, thìG xác suất W hai hiện tượng ñồng

thời xảy ra bằng tích xác suất hai hiện tượng trên: W = W1×W2 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Xác su t nhi t ñ ng và entropy: Theo Boltzmann, ý nghĩa thống kê của nguyên lý II nhiệt ñộng học là ở chỗ quá trình trong hệ cô lập chủ yếu tiến triển n ơ h theo hướng xác suất nhiệt yñộng có giá trị N u Q lớn hơn cả, hay nói cách khác entropy là m è K y ñộng S = f(W). hàm của xác suất nhiệt ạ D + / Boltzmann ñưa m ra phương trình sau: o c . leS = klnW g o o trong ñó Gk là hằng số Boltzmann, nó có thể ñược tính theo công thức: R k= = 1,38054 × 10 − 23 J / K NA Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Như vậy, dùng nhiệt ñộng học thống kê có thể tính ñược xác suất nhiệt ñộng của các trạng thái và từ ñó có thể tính entropy theo hệ thức: W n ∆S = S − S = k ln ơ h N

2

2

1

W1

y u Q

Về mặt ñịnh tính thì entropy như là thước ño m è K ñộ hỗn loạn trạng tháiạcủa y nó. Về mặt ñịnh D loạn của hệ là xác lượng, thước ño ñộ/+hỗn om số trạng thái vi mô. suất nhiệt ñộng.choặc le này thì tất cả những thay ñổi g Theo quan ñiểm o o G hệ liên quan ñến hấp thụ nhiệt xảy ra trong như ñun nóng, nóng chảy, hoá hơi, thăng hoa liên quan ñến sự tăng xác suất nhiệt ñộng, tăng số trạng thái vi mô.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Như vậy, sử dụng công thức Boltzmann, có thể tính biến thiên entropy của hệ trong quá trình liên quan ñến truyền nhiệt.

Ví d 4: Tính biến thiên entropy khi 1mol nước n ơ biết rằng h ñá tan ở 00C và ở áp suất khí quyển, N y u ñá ở ñiều kiện nhiệt nóng chảy mol của nước Q ñã cho là 1436cal/mol. Kèm y ạ Gi i: Quá trình ñược biểu +D diễn như sau: / mH O (l) ∆H 0 o H2O (r) .→ 273, fus = 1436 cal / mol c 2 le g Biến thiên entropy là dương và ở nhiệt ñộ o o không ñổi, G nên: ∆S =

0 ∆H 273 , fus

T

=

1436 = 5,26 cal / mol.K 273

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

BĂ i t p 11:

TĂ­nh biáşżn thiĂŞn entropy cᝧa quĂĄ trĂŹnh dĂŁn náť&#x; máť&#x2122;t lưᝣng khĂ­ argon ban ùầu áť&#x; 250C, ĂĄp suẼt p = 1atm Ăąáťąng trongĆĄbĂŹnh 500cm3 n h 3 N táť&#x203A;i tháť&#x192; tĂ­ch 1000cm vĂ áť&#x;unhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; 1000C. y Q m Cho biáşżt nhiáť&#x2021;t dung mol Ăąáşłng tĂ­ch cᝧa è K y ấ argon báşąng 12,48+DJ/mol.K / m

o c . le

G

g o o

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

2.4. NGUYĂ&#x160;N LĂ? THᝨ III (Ă°áť&#x160;NH LUẏT BA) CᝌA NHIáť&#x2020;T n ĆĄ h Ă°áť&#x2DC;NG Háť&#x152;C VĂ&#x20AC; ENTROPY TUYáť&#x2020;TNĂ°áť?I y u Q â&#x2020;&#x2019; Ă°!nh lu t III c a nhi t Ăą ng h"c: m è K áť&#x17E; nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; khĂ´ng tuyáť&#x2021;t Ăąáť&#x2018;i,ấyentropy cᝧa chẼt rắn D nguyĂŞn chẼt tinh tháť&#x192; lĂ˝mtĆ°áť&#x;ng báşąng khĂ´ng. /+ o c . e lim S T = 0 S 0gl= o T â&#x2020;&#x2019;0 o G (Planck ùưa ra 1912)

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Theo giải thích thồng kê của entropy thì ở nhiệt ñộ không tuyệt ñối các chất rắn nguyên chất tinh thể lý tưởng sẽ ở trạng thái trật tự nhất, nghĩa là có thể xem rằng nó n chỉ có một ơ h trạng thái trạng thái vi mô duy nhất ứngyNvới u Q vĩ mô ñang xét. Như vậy xác suất nhiệt ñộng m è K theo Boltzmann: W(Ω y)= 1 ⇒ S = kln1 = 0 ạ D + / →Giá tr! entropy tuy t ñ i: m o c .

Nguyên lý III của le nhiệt ñộng học cho phép g o o tính giá trị entropy tuyệt ñối của chất nguyên G chất ở bất kỳ giá trị nhiệt ñộ nào bằng cách lấy tích phân dQT từ nhiệt ñộ không tuyệt ñối tới nhiệt ñộ cần tính. rev

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Giả sử ở nhiệt ñộ T và áp suất bằng 1atm, cần tính entropy của một mol nguyên chất ở trạng thái khí, nếu trạng thái rắn của chất ñó có thể tồn tại ở dạng thù hình I và II ñồng thời, biết: n I sang II TI→II: nhiệt ñộ có sự chuyển thù hình ơ h N CpI: nhiệt dung mol ñẳng áp Qcủa uy dạng thù hình m0K tới nhiệt ñộ TI→II rắn I trong khoảng nhiệt ñộ è K y ∆HI→II: nhiệt chuyển từDạdạng thù hình I sang dạng thù hình II om/+ c .

Tfus,II: nhiệt ñộ nóng chảy của dạng thù hình II le g o o CpII: nhiệt dung G mol ñẳng áp của dạng thù hình rắn II trong khoảng nhiệt ñộ từ TI→II tới nhiệt ñộ Tfus,II Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

∆Hfus,II: nhiệt nóng chảy dạng thù hình rắn II Tboil: nhiệt ñộ sôi Cp,l: nhiệt dung mol ñẳng áp của chất lỏng nT trong khoảng nhiệt ñộ Tfus,II ñến ơ boil h N y ∆Hvap: nhiệt hoá hơi u Q m è Cp,k: nhiệt dung mol ñẳng áp của chất K y ạ ñược xét ở dạng khí +D / m o Với những ký hiệu hiệu trên, có thể viết c . e l g biểu thức tính o entropy của một chất ở thể o G khí và ở nhiệt ñộ T như sau: T

TI → II

ST =

∫ 0

C pI

T

Tboil fusII dT ∆H I → II dT ∆H fusII dT ∆H vap dT + + ∫ C pII + + ∫ C p ,l + + ∫ C p ,k T TI → II T T fusII T Tboil T Tboil TI → II T fusII

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Tính bi n thiên entropy cho các ph n #ng Xét phản ứng tổng quát: n ơ a1A1+a2A2+ ...+akAk = b1B1+bN2hB2+ ....+blBl y u Ở ñiều kiện chuẩn ta có:mQ∆S = ∑ b S − ∑ a S è K Và: ∆S = ∆S + ∆C dT ạy ∫ /+TD l

0 298, r

0 T ,r

0 298

j

j =1

T

k

0 298, j

i

i =1

0 p

m o l .c trong ñó: ∆C 0p g=le∑ b j C p0, j − ∑k ai C 0p,i o j =1 i =1 o G 298

Nếu ∆C không phụ thuộc vào nhiệt ñộ thì ta có: T 0 0 0 0 p

∆S T ,r = ∆S 298 + ∆C p ln

298

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

0 298,i

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.5. THẾ NHIỆT ðỘNG VÀ TIÊU CHUẨN TỰ DIỄN BIẾN CỦA QUÁ TRÌNH n →Th nhi t ñ ng ơ h N uy Hai hàm số cho phép tiênQñoán chiều m è hướng diễn biến của yquá trình khi hệ K ạ D không nhất thiết phải + cô lập ñó là thế ñẳng / m là hàm Gibbs, hay o nhiệt ñẳng áp .(gọi c le g enthalpy tựoodo) ký hiệu là G và thế ñẳng G nhiệt ñẳng tích (gọi là hàm Helmholtz, hay năng lượng hữu ích) ký hiệu là A.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Giả sử cần xác ñịnh công hữu ích W' ngoài công dãn nở W. - Theo ñịnh luật I ta có: dU = dq +ndW + dW' ơ h xét về dấu, ta có: dU = dqy-NpextdV - dW‘ u Q - Theo nguyên lý II ta có:èdq m ≤ TdS K y ạ - pextdV - dW' nên: dU ≤ TdS D + / m≤ -(dU - TdS + p dV) hay: dW' o ext c . le g Như ñã biếtoocông trong quá trình thuận nghịch là cực ñại,Gnên:(dW')max = -(dU - TdS + pextdV) hàm này gọi là thế nhiệt ñộng và có bốn trường hợp cụ thể khác nhau: Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nếu p, T không ñổi, ta có: • Th ñ ng nhi t ñ ng áp: (G) (dW')max = -(dU + pdV - nTdS) ơ h U, S là hàm trạng thái; V là ylàN thông số trạng u Q thái, nên biểu thức trongmngoặc là một hàm è K trạng thái nào ñó. Hàm y này ñược Gibbs ñưa ạ +D hiệu là hàm G (còn gọi ra vào năm 1875, /ký m o là hàm Gibbs,e.năng lượng Gibbs, thế ñẳng c l g áp hay enthalpy tự do). o o G Vậy: (dW')max = -dG trong ñó: G = U + pV - TS mặt khác: H = U + pV Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

nên: G = H - TS hay: ∆G = ∆H - T∆S (khi T=const) • Th ñ ng nhi t ñ ng tích:(A) Nếu V, T không ñổi, thì phương trình n ơ (dW')max = -(dU - TdS + pextdV)h trở thành: N y u - TS) (dW')max = -(dU - TdS)= -Qd(U Hàm này ñược HelmholtzKñưa èm ra vào năm 1882, y là hàm Helmholtz, ký hiệu là hàm A (còn gọi ạ +Dhay thế ñẳng tích). năng lượng Helmholtz, / m o Vậy: (dW') = dA c . max le g trong ñó: oo A = U - TS G mà: U = H - pV suy ra: A = G - pV hay: ∆A = ∆G - ∆(pV) ðối với khí lý tưởng, ta có: ∆A = ∆G - ∆nkhíRT Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Th ñ ng áp ñ ng entropy: Nếu p, S không ñổi, thì phương trình (dW')max = -(dU - TdS + pextdV) trở thành: n ơ h N + pV) (dW')max = -(dU + pdV )= - d(U y u Q m hay: (dW')max = - dH è K y ạentropy: D • Th ñ ng tích ñ ng + / m o c Nếu V, S khôngle.ñổi, thì phương trình g o (dW')max =Go-(dU - TdS + pextdV) trở thành: (dW')max = -dU

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Tiêu chu n t di n bi n c a quá trình Lấy vi phân các hàm G và A, ta có: n ơ dG = dU + pdV + Vdp - TdS SdT h N y u Q dA = dU - TdS – SdT m è K ðối với quá trình bất Dthuận nghịch thì dqirrever< TdS ạy + / dU ≤ TdS − pdV kết hợp với nguyên lý II, ta có m o c .

Do ñó: dG ≤ oTdS gle -pdV+pdV +Vdp –TdS -SdT o G dG ≤ Vdp - SdT hay:

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðối với quá trình ñẳng áp ñẳng nhiệt, ta có: dG ≤ 0 tương tự: dA ≤ TdS -pdV - TdS - SdT hay: dA ≤ -pdV – SdT ơn h N ðối với quá trình ñẳng tích ñẳng y nhiệt, ta có: u dA ≤ 0 èmQ K y Do ñó, ta có tiêu chuẩn ñể tiên ñoán chiều ạ D + / hướng diễn biến của các quá trình như sau: m o c .

Trong hệ ở nhiệt ñộ và áp suất không ñổi chỉ e l g o có những G quá o trình kèm theo sự giảm G mới có thể tự diễn biến ñược và giới hạn của diễn biến ñó, có nghĩa là ñiều kiện cân bằng ñạt ñược khi G có giá trị cực tiểu trong ñiều kiện ñã cho.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

dG < 0 (d2G >0): Quá trình tự diễn biến (quá trình bất thuận nghịch) • dG = 0 : Hệ ở trạng thái cân bằng n (quá trình thuận nghịch) ơ h N y không ñổi chỉ Trong hệ ở nhiệt ñộ và thể tích u Q m có những quá trình kèm theo sự giảm A mới è K y có thể tự diễn biến ñược ạ và giới hạn của diễn D biến ñó, có nghĩa m là/+ñiều kiện cân bằng ñạt o c . ñược khi A có lgiá trị cực tiểu trong ñiều kiện e g o ñã cho. o G 2 • dA < 0 (d A >0): Quá trình tự diễn biến (quá trình bất thuận nghịch) • dA = 0 : Hệ ở trạng thái cân bằng (quá trình thuận nghịch) •

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Năng lượng tự do Gibbs ñối với một phản ứng hoá học ñược ñịnh nghĩa như sau (chất phản ứng và sản phẩm phản ứng là sạch, cô lập, ở trạng thái chuẩn và cùngơnmột nhiệt ñộ h N và áp suất): ∆ G = G − G uy Q m • Tương tự như enthalpy, è người ta ñưa ra khái K y ạ niệm biến thiên hàm D Gibbs tạo thành một + / 0 m chất: ∆G298, f o c . le g o • ðối với omột phản ứng bất kỳ: G a1A1 + a2A2+ ....+akAk = b1B1 + b2B2+ ...+blBl Ở ñiều kiện chuẩn ta có: 0

0 products

r

0 reac tan ts

l

∆G

0 298, r

= ∑ b j ∆G j =1

k

0 298, f ( j )

− ∑ ai ∆G 0298, f (i ) i =1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.6. SỰ PHỤ THUỘC HÀM GIBBS VÀO NHIỆT ðỘ VÀ ÁP SUẤT ðỐI VỚI CHẤT NGUYÊN CHẤT Từ phương trình dG = Vdp - SdT ta thấy hàm G nDo ñó, ta có phụ thuộc vào cả nhiệt ñộ và áp suất. ơ h   ∂ G ∂ G N   thể viết: y  dp dG =   dT +  u  ∂T   ∂p  Q m trong ñó: ∂G è  ∂G  K     = V y   = −S ạ  ∂T  p  ∂pD  + / m nhi t ñ : →S ph thu c ∆Gcvào o . e l g Từ phương trình: G = H - TS o o G nhiệt: Quá trình ñẳng ∆G = ∆H - T∆S p

T

T

T

thay

 ∂∆G    = − ∆S ∂ T  p

ta có:

T

T

 ∂∆G  ∆GT = ∆H T + T    ∂T  p

(phương trình Gibbs-Helmholtz) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Từ phương trình Gibbs-Helmholtz có thể tiên ñoán chiều hướng diễn biến của quá trình ở  ∂∆G  nhiệt ñộ T như sau: T  − ∆G ∆H ∂ T  ∂∆G    T ⇒n =−  − ∆G = −∆H ơ ñặt v = T; u = ∆G T T  ∂T  h N y  u  u ' v − v' u u phương trình ⇒  v  = v khi ñó vế trái Qcủa m è ∆G   trên rõ ràng là  T , ta có: K ∂  ∆G  = − ∆H y   ạ ∂T  T  T D + lấy tích phân, ta có: / m 2

'

2

'

2

p

o c . le

Hay:

G

g o o

∆GT 2

T

2 ∆ G ∆H   d  = − ∫ 2 dT ∫ T  T1 T ∆GT 1 

1 1 + ∆H  −  T2 T1  T2 T1   ∆GT1  1 1  ⇒ ∆GT2 = T2  + ∆H  −   T2 T1   T1 ∆GT2

=

∆GT1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

2

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→S ph thu c ∆G vào áp su t: Từ biểu thức dG = Vdp - SdT nếu biến ñổi là ñẳng nhiệt thì: dG = Vdp n ơ ñể tính G ở một áp suất nào ñó ta lấy tích phân h N y phương trình trên: u Q m ∫ dG = ∫ Vdp è K y ạ D ⇒ +G = G + ∫ Vdp / m o c . le thay ñổi khi thay ñổi áp suất g * Nếu thể tích không o o (chất rắn hoặc G lỏng): G =G +V(p - p ) G2

p2

G1

p1

p2

2

1

p1

2

1

2

1

hay: G = G0 + V(p - p0) trong ñó G0: năng lượng Gibbs khi áp suất bằng áp suất ở trạng thái chuẩn.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* ðối với chất khí, thì năng lượng Gibbs phụ thuộc mạnh vào áp suất. Xét cho một mol khí lý tưởng, thay V = RT ta có: dp n = RT dG p ∫p ơ ∫ h Hay: G = G 0 + RT ln p yN p

Qu

0

G

p

G0

p0

⇒ G = G 0 + RT ∫ d ln p

m è K y Ở các nhiệt ñộ khácDạnhau, năng lượng + các giá trị khác nhau. / Gibbs G0 chuẩnocó m c . le lấy chuẩn là 1atm, thì ở Nếu áp suất gñầu o p 0 o nhiệt ñộ T, ta có: ∆ G = G − G = RT ln p G T

p

T

ðối với n mol khí ta có: GTp = GT0 + nRT ln p

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

p0

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

BĂ i t p 12: 0 0 â&#x2C6;&#x2020; G 1/ TĂ­nh â&#x2C6;&#x2020;H 298 vĂ ,r 298, r cᝧa phản ᝊng: CO(k) + H2O(h) â&#x2020;&#x2019; CO2(k) + H2(k) áť&#x; 298K n 2/ TĂŹm phĆ°ĆĄng trĂŹnh nĂŞu lĂŞn máť&#x2018;i ph᝼ ĆĄthuáť&#x2122;c cᝧa â&#x2C6;&#x2020;H T0,r h N vĂ â&#x2C6;&#x2020;GT0,r cᝧa phản ᝊng trĂŞn vĂ o nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122;. y u Q Cho biáşżt cĂĄc giĂĄ tráť&#x2039; áť&#x; bảng sau: m è K y ấ D 0 â&#x2C6;&#x2019;1 + ) â&#x2C6;&#x2020;G (kJ .mol ) C p ( J .mol â&#x2C6;&#x2019;1 K â&#x2C6;&#x2019;1 ) â&#x2C6;&#x2020;H 298, f (kJ .mol / m o c .

CO (k) -110,525 -137,168 29,116 e l g o o CO (k) -393,059 -394,359 37,11 G 0 298, f

â&#x2C6;&#x2019;1

2

H2O (h) H2 (k)

-241,818

-228,572

33,577 28,824

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.7. ðẠI LƯỢNG MOL RIÊNG PHẦN VÀ THẾ HOÁ HỌC →ð i lư$ng mol riêng ph n: Xét hệ mở và những hệ mà trong ñó xảy ra phản ứng hoá học. Xét tính chất dung tính ño n ơ hThể tích của ñược và thường gặp là thể tích.

N y u dung dịch lý tưởng bằng thể Qtích các cấu tử của m è ñúng với dung dịch nó. Nhưng ñiều này không K y ạ thực. Thật vậy, nếu thêm D 100ml axit H2SO4 vào + / 100ml H2O thì thể otích m cuối cùng nhận ñược chỉ c . là 182ml và thoát ra một lượng nhiệt ñáng kể. e l g o Nguyên nhân là có sự tương tác giũa nước và o G axit và axit ñã phân ly. Nói chung tính chất của hệ thay ñổi khi thêm chất vào hệ. ðể mô tả những dung dịch như vậy về mặt nhiệt ñộng, cần ñưa ra khái niệm tính chất mol riêng phần.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ở nhiệt ñộ và áp suất không ñổi, thể tích của hệ ñồng thể là hàm số của số mol của các cấu tử, nghĩa là: V = f (n1,n2,...,nN) ðạo hàm riêng phần thể tích theo n số mol cấu ơ h N tử i khi nhiệt ñộ, áp suất và số mol của cấu ___ y u Q tử j khác (trừ i) không ñổi,mñược ký hiệu là V i è K và ñược gọi là thể tíchạymol riêng phần của D  ∂V  + cấu tử: /  V = ___ i

___

 ∂n  om  i .c T , p ,n j

le g o

o thiên thể tích khi thêm một Vậy Vi là G biến mol cấu tử i vào một lượng vô cùng lớn của dung dịch ở ñiều kiện nhiệt ñộ T, áp suất p và nj không ñổi.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tổng quát ta có thể ký hiệu ñại mol riêng phần của cấu tử i là X và ñịnh nghĩa bằng biểu thức: X =  ∂X  ___ i

___ i

n ơ Nh

 ∂n   i T , p,n j

y u Q

(chú ý có thể áp dụng ñại m lượng mol riêng è K phần cho các ñại lượng y dung tính khác như ạ ___ D + / thế ñẳng áp mol riêng phần của cấu tử i G , S i m o c . , H ,…) le g o o * Tính ch tGc a ñ i lư$ng mol riêng ph n: có 3 tính chất quan trọng: ___ i

___

i

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tính ch t 1: Những phương trình viết cho các ñại lượng mol (hệ một cấu tử) ñều có thể chuyển thành những phương trình có dạng tương tự viết cho ñại lượng mol riêng phần (hệ nhiều cấu tử). n ơ h riêng phần ðại lượng mol N y ___ ___ u___ GiQ= H i − T S i m è  ∂ G  K y  ∂ T  = − S ạ   D + / m

ðại lượng mol G = H − TS  ∂G    = −S  ∂T  p  ∂G    = V  ∂p T

___

__

i

i

p

___   ∂ G i  ∂p  

le g o

.co

    

__

= V

i

T

o Tính ch t 2:GTrong ñiều kiện ñẳng nhiệt ñẳng áp, dung ñộ của hệ bằng tổng dung ñộ riêng phần của các cấu tử: N __ X = ∑ ni X i i =1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tính ch t 3: Trong ñiều kiện ñẳng nhiệt ñẳng áp, tổng vi phân các ñại lượng mol riêng phần của hệ bằng không.

N

∑n d X i

i =1

n ơ Nh

__ i

=0

y u Q

m è K của dung dịch Ví d 7: Xác ñịnh thểạytích D + / gồm 0,4 mol metanol và 0,6 mol nước. Biết m o c . rằng ở ñiều kiện này, thể tích mol riêng e l g o o phần của metanol và của nước lần lượt là G

39 ml/mol và 17,5 ml/mol, còn thể tích mol tương ứng là 40,5 ml/mol và 18 ml/mol.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gi i: Thể tích của dung dịch (sau khi trộn hai cấu tử) là: __

n ơ Nh

Vdd = ∑ ni Vi = 0,4 × 39 + 0,6y× 17,5 = 26,1 ml

u Q m è K y Thể tích tổng cộng của ạ hai cấu tử (trước D + / khi trộn) m o c .

V1 =og0le,4 × 40,5 + 0,6 × 18 = 27,0 ml o G

Như vậy sau khi trộn thể chung giảm ñi 0,9 ml.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Th hoá h"c (hoá th µ) • ð!nh nghĩa: Xét hệ mở chứa N cấu tử khác nhau thì có thể n ơ xét năng lượng Gibbs như là hàm của p, T và h N y ulượng Helmholtz hàm số của số mol, còn năng Q m è là hàm của V, T và của số mol.

K y ạ +Dcủa hàm G hoặc hàm A: Lấy vi phân toàn phần / m o c .  ∂G   ∂G le  ∂G   dG =  g  dp +   dT +  ∂p  T ,n  ∂T  p ,n oo  ∂ni  p,T ,n G i

i

dni j

 ∂A   ∂A   ∂A   dA =  dni  dV +   dT +   ∂V  T ,ni  ∂T V ,ni  ∂ni V ,T ,n j

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

mà ta ñã biết:

 ∂G   ∂G    = V ;   = −S ∂ p ∂ T  p  T  ∂A   ∂A   = −S   = − p ; V ∂ T ∂  V  T

và Gibbs gọi:

 ∂G    = µi  ∂ni  p,T , n j

n

hoặcNhơ∂A  = µ i uy  ∂ni V ,T ,n j

Q m è K y của cấu tử i. ạ là hoá thế (thế hoá học) +D / m T%ng quát có th ñ!nh nghĩa: thế hoá học là o c . le phần của các hàm U, H, G, g ñạo hàm riêng o o A theo sốGmol của một cấu tử nhất ñịnh i

nào ñó của hệ, khi các thông số ñộc lập khác và lượng các cấu tử khác không ñổi.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Như vậy ta có thể viết và chấp nhận biểu thức của hoá thế:  ∂U   ∂H   ∂G   ∂A    µ i =  =    =  =  ∂ n ∂ n ∂ ∂ n n  i V ,S ,n  i  p , S , n i  V ,T , n j  i  p ,T , n j  j

j

Từ phương trình cho thấy hoá thế mang ñầy ñủ n ý nghĩa của thế ñẳng áp mol riênghơphần.

Hoá N y thế còn ñặc trưng cho khả năng sinh công u Q m (ngoài công thể tích pdV) của cấu tử trong hệ, è K y ạ không bền của cấu nó còn ñặc trưng cho D tính + / tử. Cấu tử có thể chuyển từ trạng thái có hoá m o c . thế cao sang trạng thái có hoá thế thấp hơn.

Vì e l g o o tính chất của G hoá thế tương tự như tính chất của các thế khác (như thế năng, ñộng năng, ñiện thế, ...). Do vậy, qua các biểu thức trên ta có thể viết biểu thức tượng trưng cho hoá năng là µ i dni Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Các phương trình nhi t ñ ng cơ b n: Từ vi phân toàn phần của hàm G ñối với các hệ có thành phần thay ñổi: dG =  ∂G  dp +  ∂G  dT + ∑ G dn  ∂T   ∂p  n ơ suy ra: dG = −SdT + Vdp + ∑ µ dn h N y u So sánh với phương trình nhiệt ñộng cơ bản: mQ N __

i

N

T , ni

i

p , ni

i

i =1

i

i =1

è

' dG = − SdTyK+ Vdp + dWma x

N

∑ µ dn

ạ D + / m

ta có: o c . le gọi là công hoá học (hệ sinh ðại lượng trên ñược g o o công, tức làGkhả năng sinh công của hệ khi thêm một cấu tử nào ñó vào hệ), trong ñó µi là là ñại lượng cường ñộ, còn dni là ñại lượng dung ñộ. i

i =1

i

' = dWma x

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Từ ñó các phương trình nhiệt ñộng cơ bản của các quá trình thuận nghịch ñược viết: N

dU = TdS − pdV + ∑ µ i dni

n ơ Nh

i =1 N

dH = TdS + pdV + ∑ µ i dni i =1

m

y u Q

dA = − SdT − pdV + ∑Kµèi dni N

yi =1 ạ D N

+ / dG = − SdT m + Vdp + ∑ µ i dni o i =1 c . le g o hoá th : • Tính ch t c a o G

Hoá thế chính là thế ñẳng áp mol riêng phần, nên có ñầy ñủ các tính chất của ñại lượng mol riêng phần.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tính ch t 1: Những phương trình viết cho thế ñẳng áp mol ñều có thể viết cho hoá thế.

Với một mol khí lý tưởng, ta có: G = G + RT ln p p n tương tự ta có: µ = µ + RT ln p hơ p T

i

0 T

N y p u

0 i (T )

i 0 i

Q m è cho hỗn hợp khí lý K Áp dụng ñịnh luật Dalton y ạ ni pi tưởng, ta có: +yD / = i = m n P ∑ i o c . ⇒ pi = yi × P le g Suy ra: Goo Py P µ i = µ i0(T ) + RT ln

hay:

p

i 0 i

= µ i0(T ) + RT ln

p

0 i

+ RT ln y i

µ i = µ i0(T , p ) + RT ln yi

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

0

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tính ch t 2: Trong ñiều kiện ñẳng nhiệt ñẳng áp, thế ñẳng áp của hệ bằng tổng thế hoá N của các cấu tử tạo thành hệ.

G = n∑ ni µ i ơ i =1 h yN

u Phương trình trên gọi là phương trình Q m è Kchứa một chất duy Gibbs-Duhem I. Nếu hệ y ạ D + vậy ñối với chất nhất thì G = nµ. Như / m o c nguyên chất, thế hoá bằng năng lượng . e l g Gibbs tính Gcho oo một mol. Thế hoá ñược sử dụng trong việc xét cân bằng hoá học nên nó có tầm quan trọng, nghĩa là: ∆G = ∑ Gcuoi − ∑ Gdau hay: ∆G = ∑ (n j µ j ) cuoi − ∑ (ni µ i ) dau Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Như vậy tiêu chuẩn xét chiều của phản ứng có thể ñược viết: Trong hệ ñẳng nhiệt ñẳng áp (dT = 0, dp = 0)

n ơ h xảy ra theo N phản ứng y ∑ (m j µ j ) cuoi < ∑ (ni µ i ) dau chiềuQuthuận m è K y ạ phản ứng xảy ra theo D ∑ (m j µ j ) cuoi > ∑ (ni µmi )/+dau chiều nghịch o c . le g phản ứng ñạt cân bằng o ( m µ ) = ( n µ ) ∑ j j cuoi Go∑ i i dau

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tính ch t 3: Trong hệ ñẳng nhiệt ñẳng áp, tổng biến thiên thế hoá bằng không.

N hay ∑n d µ = 0 ∑ xi d µ i = 0 N

i

i =1

i

i =1

n ơ h Phương trình trên gọi là phươngyNtrình Gibbsu sử dụng ñể Duhem II. Phương trình ñược Q m è chứng minh các qui luậtytrong cân bằng hoá K học và cân bằng pha./+Dạ m o ñối với hệ 2 cấu tử: x d µ + x d µ = 0 c .

1 1 2 2 le g o hay: x d µ + (1-x )d µ = 0 o 1 1 1 2 G

Như vậy, ở p và T không ñổi thì sự thay ñổi hoá thế của cấu tử 2 không ñộc lập với sự thay ñổi thế hoá của cấu tử 1.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.8. ỨNG DỤNG NHIỆT ðỘNG HỌC CHO CÁC MÁY NHIỆT

→ Máy làm l nh Theo ñịnh luật thứ hai nhiệt ñộng học thì quá n ơ vật thể trình truyền nhiệt từ vật thể lạnhNhñến y u nóng không thể tự xảy ra ñược vì entropi của Q m è hệ thống giảm ñi.

K y ạ D Quá trình ñun nóng kèm theo sự tăng entropi + / m o còn quá trình lạnh.c kèm theo sự giảm entropi. le g Nghĩa là: o o G Nếu nhiệt truyền từ vật lạnh ñến vật nóng thì entropi của vật lạnh sẽ giảm một lượng Tq và entropi của vật nóng sẽ tăng một lượng q 0

2

0

T1 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

và sự biến ñổi entropi của hệ thống là: ∆S =

q0 q0 − <0 T1 T2

nghĩa là quá trình tự nó không xảy ra ñược. n ơ h Vậy ñể thực hiện quá trình truyền nhiệt từ N y u Q vật thể lạnh sang vật thểmnóng cần thiết è K y phải kết hợp với quáạtrình làm tăng entropi D + / (tiêu hao công) ñể bù vào sự giảm entropi. m o c .

Trên hìnhgl2.3. biểu diễn sơ ñồ nguyên e o o lí của quáGtrình lạnh (chu trình Carnot ngược chiều). Tác nhân lạnh (fluid) tiêu tốn một công và công ñó ñược biến thành nhiệt rồi truyền cho vật nóng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nguồn nóng T1 3

qk

2

Pk, Tk W2 P0, T0

n ơ W1h N y u

Q m è K y Nguồn lạnh ạ +T2D / m o c Hình 2.3. Nguyên tắc của quá trình lạnh. . le g o o Ví dụ nguồnGnóng (môi trường xung quanh nước hay không khí) có nhiệt ñộ T1 và nguồn lạnh (vật cần làm lạnh) có nhiệt ñộ T2.

Tác nhân lạnh ñi theo chu trình kín (1234).

4

q0

1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• ðầu tiên khi tiếp xúc với nguồn lạnh (vật cần làm lạnh) có nhiệt ñộ T2, tác nhân lạnh thu nhiệt của nguồn lạnh một lượng nhiệt q0 và n 4-1), trong bay hơi lỏng tác nhân lạnh (ñường ơ h N ñó nguồn lạnh ñược làm lạnh.uyQuá tình bay Q m hơi thực hiện ở nhiệt ñộ không ñổi T và áp è 0 K y suất không ñổi P0. +Dạ / mnhân lạnh ñược nén từ áp o • Sau khi hóa hơi tác c . le g suất P0 ñến Poko. Quá trình ñoạn nhiệt (ñường G 1-2). Nhiệt ñộ hơi thay ñổi từ T0 ñến Tk tiêu hao một công W1 (hệ nhận công).

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Sau khi nén ñến áp suất Pk hơi tác nhân lạnh ñược ngưng tụ (ñường 2-3) ở nhiệt ñộ không ñổi Tk và áp suất không ñổi Pk, lúc này tác n (môi nhân lạnh cấp nhiệt cho nguồn nóng ơ h N trường xung quanh: nước hayuykhông khí) một Q m lượng nhiệt qk. è K y ạ • Sau ñó tác nhân lạnh/+Dở thể lỏng từ áp suất Pk om ñược dãn áp ñến.cP (ñường 3-4). Quá trình 0 le g này là ñoạn nhiệt o (và nhiệt ñộ cuối là T0) và o sinh công WG2. Sau ñó tác nhân lạnh tiếp tục lập lại từ ñầu.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Nh n xĂŠt: - Khi tĂĄc nhân lấnh bay hĆĄi thu nhiáť&#x2021;t cᝧa nguáť&#x201C;n lấnh thĂŹ entropi cᝧa nguáť&#x201C;n sáş˝ giảm Ăąi máť&#x2122;t ùấi lưᝣng Tq n ĆĄ h N y nhiáť&#x2021;t cho - Khi tĂĄc nhân lấnh ngĆ°ng t᝼ táť?a u Q nguáť&#x201C;n nĂłng entropi cᝧa nguáť&#x201C;n sáş˝ tÄ&#x192;ng lĂŞn m è q +W K y máť&#x2122;t ùấi lưᝣng T ấ D + / Trong ùó W = W1om â&#x20AC;&#x201C;W2: cĂ´ng tiĂŞu hao chung c . cᝧa mĂĄy lấnh.gle o o Tháťąc váş­y, G theo phĆ°ĆĄng trĂŹnh cân báşąng nÄ&#x192;ng lưᝣng ta cĂł nÄ&#x192;ng lưᝣng do háť&#x2021; tháť&#x2018;ng thu vĂ o phải báşąng nÄ&#x192;ng lưᝣng do háť&#x2021; tháť&#x2018;ng phĂĄt ra, nghÄŠa lĂ : q 0 + W 1 = qk + W 2 0

0

0

k

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hay: W = W1 –W2 = qk – q0 Mặt khác ta có: q0 q0 + W T0

=

Tk

n ơ hmáy lạnh: Hay công tiêu hao cần thiết cho N y u Tk − Tm0 Q W = q0 Kè y T0 ạ +D / Lư$ng nhi t q.c0om do tác nhân l nh thu le g vào t' ngu(n o l nh g"i là năng su t l nh o G

c a máy l nh.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trên ñồ thị T-S (hình 2.4), năng suất lạnh biểu diễn bởi diện tích 1-4-5-6. Diện tích 2-3-5-6 biểu diển lượng nhiệt khi tác nhân lạnh ngưng tụ tỏa ra cho nguồn nóng ở nhiệt ñộ Tk. Hiệu số giữa hai diện tích 2-3-5-6 và 1-4-5-6 là diện tích 2-3-4-1ơlà n công tiêu hao h W: qk = q0 + W N y u Q m T 1-2: nén ñoạn nhiệt, è qk K y tiêu tốn công W1; ạ 2 3 +D 2-3: ngưng tụ ñẳng nhiệt, / m W1 W2 o ñẳng áp cấp nhiệt qk; c . le 3-4: dãn ñoạn nhiệt, g o o 1 4 sinh công W2; Gq 0

5

6

S

4-1: bốc hơi ñẳng nhiệt, ñẳng áp, thu nhiệt q0.

Hình 2.4. Biểu ñồ T-S của quá trình lạnh Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tỷ lệ giữa năng suất lạnh q0 và công tiêu hao W ñặc trưng cho hiệu quả làm việc của máy lạnh và gọi là hệ số lạnh ε:

n ơ q q0 T0 (S1 − S 4 ) T0 h ε= 0 = = = N y W qk − q0 Tk ( S1 − S 4 ) − T0 ( Su1 − S 4 ) Tk − T0 Q m è K y cho mức ñộ sử Hệ số lạnh ε ñặc trưng ạ D + / dụng công cơ học của máy lạnh, nó không m o c . phụ thuộc vào tính chất của tác nhân lạnh e l g o o hay sơ ñồGlàm việc của máy lạnh mà chỉ

phụ thuộc vào nhiệt ñộ của nguồn nóng và nguồn lạnh.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 3 CÂN BẰNG HOÁ HỌC 3.1. ðẠI CƯƠNG VỀ CÂN BẰNG HOÁ HỌC →Khái ni m v cân b ng hoá h c:n ơ h - ðối với một phản ứng hoá học,ykhi N tốc ñộ phản Qu nghịch ( v = v ), ứng thuận bằng tốc ñộ phản mứng ñược gọi là cân bằng hoáyhọc, Kè và ñặc trưng cho ạ D cân bằng ñó là hằng số + cân bằng Kcb. / om hệ hoá học ở cân bằng là: - Tính chất cơ bản.ccủa le g o * Hệ có thành phần xác ñịnh ở T, p = const. o G * Cân bằng ñộng, nghĩa là quá trình biến ñổi chất trong hệ không phải không xảy ra mà hai quá trình này là ngược nhau và bù trừ nhau. * ∆GT = 0. →

←

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Cân b ng b n và gi b n: * Cân b ng b n: - Hệ ñó không thay ñổi theo thời gian.

- Trạng thái của hệ không thay ñổi nhiều nếu có sự n ơ thay ñổi nhỏ các yếu tố bên ngoài. h N y u * Cân b ng gi b n: Q m è K lượng rất nhỏ năng Chỉ cần cung cấp cho hệ một y ạ D lượng thì sẽ làm cho phản + ứng xảy mãnh liệt. / m o c → Phân lo i cân b ng hoá h c: . e l g o th * Cân b ng ñ ng o G * Cân b ng d th Nhiệm vụ cơ bản của cân bằng hoá học là xác ñịnh thành phần hỗn hợp và các yếu tố ảnh hưởng ñến cân bằng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

3.2. HẰNG SỐ CÂN BẰNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH ðẲNG NHIỆT VAN'THOFF → Khái ni m v Fugat và ho t ñ : * Fugat: n ơ h+ RTlnp ðối với khí lý tưởng: GT = G N y0 u Q G + RTlnf ðối với khí thực: GèTm= 0 K y ạ(fugacity)như là áp suất Có thể ñịnh nghĩa fugat D + / mà hệ cần phải cóoñể m gây nên tác ñộng như ñối c . f  e l với khí lý tưởng. lim  = lim γ = 1 g o f o  p γ = : hệ sốG fugat p suy ra: f = γp (f có cùng thứ nguyên với thứ nguyên của áp suất) p →0 T →∞

p →0 T →∞

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðối với khí lý tưởng γ=1, với khí thực γ≠1 và giá trị của γ phụ thuộc vào bản chất, nhiệt ñộ và áp suất của khí. n ơ - Khi nhiệt ñộ càng thấp, áp suất càng cao, h N y trạng thái của các khí càngQuxa với trạng thái m è Ktrị của fugat càng của khí lý tưởng, thì giá y ạ D sai khác giá trị áp suất. + / m o .c -Nhiệt ñộ cànglecao, áp suất càng thấp trạng g o o thái của các G khí càng gần với trạng thái của khí lý tưởng, thì giá trị của fugat càng gần với giá trị áp suất.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Ho t ñ : Tương tự như trong trường hợp khí thực, ñối với dung dịch thực thì vẫn có thể sử n ơ dụng những phương trình ñược thiết lập h N y u cho dung dịch lý tưởng nhưng phải thay Q m è K a (activity). Nói nồng ñộ c bằng hoạt yñộ ạ D cách khác, tương/+tự như fugat có thể gọi m o c hoạt ñộ là nồng ñộ hiệu dụng mà ñối với . e l g o dụng ñó dung dịch lý tưởng nồng ñộ hiệu o G mang tính chất dung dịch thực ñang xét.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2020;&#x2019;H ng s cân b ng vĂ ph ng trĂŹnh Van't Hoff: XĂŠt phản ᝊng táť&#x2022;ng quĂĄt áť&#x; pha khĂ­ áť&#x; ĂĄp suẼt khĂ´ng láť&#x203A;n: n ĆĄ a1A1 + a2A2 + ...+akAk = b1B1 +bN2hB2 +...+blBl ythĂĄi cuáť&#x2018;i (II) u trấng thĂĄi ùầu (I) trấng Q m è Ă°áť&#x2018;i váť&#x203A;i chẼt khĂ­, thĂŹ nÄ&#x192;ngyKlưᝣng Gibbs ph᝼ Dấ thuáť&#x2122;c mấnh vĂ o ĂĄp/+suẼt, ta cĂł: Gi = Gi0 + RT ln pi m o - Trấng thĂĄi ùầu eᝊng c váť&#x203A;i a1 mol chẼt A1, a2 . l g mol chẼt A2o, o... cĂł ĂĄp suẼt tĆ°ĆĄng tᝊng lĂ pA1, G pA2, ... áť&#x; nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; T. - Trấng thĂĄi cuáť&#x2018;i ᝊng váť&#x203A;i b1 mol chẼt B1, b2 mol chẼt B2, ... cĂł ĂĄp suẼt tĆ°ĆĄng tᝊng lĂ pB1, pB2, ... cĂšng áť&#x; nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; T. NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Năng lượng Gibbs ứng với: - Trạng thái ñầu: G I = a1G A + a 2 G A + ....... + a k G A 0 0 = + ln = G G RT p ;.......; G G A A A A + RT ln p A Trong ñó A n ơ - Trạng thái cuối: G II = b1G B + b2 GNBh + ....... + bl G B y u 0 0 Q G = G + RT ln p ;.......; G = G Trong ñó B B B B B + RT ln p B m è K y ạ Vậy: D 1

1

1

2

1

k

1

1

1

k

k

k

2

1

l

l

l

l

+ / m

∆GT = GII − GI

o 0 b b a a c . ] [ ) (ln ... ln ) (ln ... ln a G RT p p p p = [(b G +....+ bl G ) − (a G +... + + + + − + + e k A B B A A )] l g o b b o   .... p p G B B 0 0 0 0  ⇒∆G = [(b G +....+ b G ) − (a G +...+ a G )] + RTln 0 1 B1

T

hay:

0 Bl

1 B1

0 1 A1

l

Bl

k

1 A1

k

Ak

1

l

k

k

1

l

k

k

1

l

1

l

 pAa1 ....pAak  k   1

b1 bl   .... p p B1 Bl 0   ∆GT = ∆GT + RTln a  pA1 ....pAak  k   1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trong ñó: ∆G0 = [(b G0 + ....+ b G0 ) − (a G0 + ...+ a G0 )] T 1 B l B 1 A k A ðặt  p Bb .... p Bb  0   ⇒ ∆ G = ∆ G Πp = T T + RT ln Π p a a 1

1

l

1

l

1

l

 p A1 .... p Ak  k  init  1

k

n ơ Nh

y∆G = 0, do ñó: u Khi phản ứng ñạt cân bằng thì T Q m è b1 bl K   p .... p y B1 Bl 0 ạ  0 = ∆GT + RTDln +  p a1 .... p ak  / Ak  equil m  A1 o c . le bl b1 g  pB1 ....pBl  oo   G= K p gọi là hằng số cân bằng ak   a1

p .... p A Ak equil 1 

Vậy:

∆GT0 = − RT ln K p

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Suy ra: â&#x2C6;&#x2020;GT = RT (ln Î p â&#x2C6;&#x2019; ln K p ) náşżu biáť&#x192;u diáť&#x2026;n thĂ nh phần cᝧa báşąng náť&#x201C;ng Ăąáť&#x2122;, thĂŹ: â&#x2C6;&#x2020;GT = RT (ln Î C â&#x2C6;&#x2019; ln K C )n ĆĄ h N

y u PhĆ°ĆĄng trĂŹnh trĂŞn ùưᝣc mgáť?i Q lĂ phĆ°ĆĄng trĂŹnh è K Ăąáşłng nhiáť&#x2021;t cᝧa phảnấᝊng hoĂĄ háť?c hay còn y +DtrĂŹnh Van'tHoff. ùưᝣc gáť?i lĂ phĆ°ĆĄng / m o c . * M i t ng quan le gi a Î vĂ K Ăąáşżn chiáť u diáť&#x2026;n g o o biáşżn phảnG ᝊng hoĂĄ háť?c áť&#x; p,T,Î xĂĄc Ăąáť&#x2039;nh:

1. Náşżu Î = K thĂŹ â&#x2C6;&#x2020;G = 0 2. Náşżu Î < K thĂŹ â&#x2C6;&#x2020;G < 0 3. Náşżu Î > K thĂŹ â&#x2C6;&#x2020;G > 0 NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ví d 1: Tính hằng số cân bằng ở 250C của các phản ứng: 1 3 N 2 (k ) + H 2 (k ) ⇔ NH 3 ( k ) 2 2

a/ n ơ N (k ) + 3H (k ) ⇔ 2 NH (k ) h b/ N y u 1 3 NH (k ) ⇔ N (k ) + H ( kQ ) c/ m 2 2 è K y ∆G ( NH ) = −16450 Cho biết: ạ J / mol D p + / K = m (p ) (p ) Gi i: a/ Từ biểu thức: o c . e l g ∆G 0f , 298 = ∆Gr0, 298 = − RT ln K p và trong trườngoohợp này: G ∆G ln K = − = 6,64 suy ra: RT 2

2

3

3

2

0 f , 298

2

3 k

NH 3 1/ 2

p

N2

3/ 2

H2

0 298

p

⇒ K p = 764,18

b/

K p (b )

( p NH 3 ) 2 2 = = K p (a) ( p N 2 )( p H 2 ) 3

c/

K p(c)

( p N 2 )1 / 2 ( p H 2 ) 3 / 2 1 = = p NH 3 K p ( a)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

3.3. Máť?I QUAN Háť&#x2020; GIᝎA CĂ C Háş°NG Sáť?

CĂ&#x201A;N Báş°NG Kp, Kc, Kn ,Ky â&#x2020;&#x2019;M i liĂŞn h gi a Kp vĂ Kc: np = n RT = c RT ĆĄ Ă°áť&#x2018;i váť&#x203A;i khĂ­ lĂ˝ tĆ°áť&#x;ng, ta cĂł tháť&#x192; viáşżt: h V N â&#x2C6;&#x2020;n y u ( ) K = K RT p c tᝍ ùó ta cĂł: Q m è b b K    c Bb ....c Bb  p B .... p B ấy Trong ùó:     A

A

1

1

l

Kc = a  p Aa .... p/+Aa D  c A ....c Aa   om  equil   equil c . â&#x2C6;&#x2020;n =g(lbe1 + ... + bl ) â&#x2C6;&#x2019; (a1 + ....a k ) o o G gi a Kp, Kn vĂ Ky: M i liĂŞn h Kp =

â&#x2020;&#x2019;

l

A

1

l

1

l

1

k

1

k

1

k

1

k

Ă°áť&#x2018;i váť&#x203A;i khĂ­ lĂ˝ tĆ°áť&#x;ng, theo Ăąáť&#x2039;nh luáş­t Dalton, ĂĄp suẼt chung cᝧa háť&#x2021; (ĂĄp suẼt táť&#x2022;ng cáť&#x2122;ng P) báşąng: P = pA1 + ... + pAk + Pb1 + ... + Pbl NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

∑ ni RT

ni ni ( ni RT)P p i = RT = P = yi P = V n RT n ∑ i ∑ i

trong ñó: P Từ ñó ta có các mối quan hệ sau: PV = ∑ ni RT ⇒ V =

i

i

- Kp và Ky:

K p = K y P ∆n với

i

i

 y Bb11 .... y Bbll Ky =  na ak 1 ơ  y .... y h A1 Ak N y

    equil

u Q b b ∆n   .... n n m B B  P  è   K = K   = K K n - Kp và Kn: p n  n  ạyvới a a   n .... n A A  equil  ∑ +i D   / m o c . le ∆n g o  P  ∆n o ∆n   K = K ( RT ) = K = K P - Kp, Kc, Kn G và Ky: p c n y  1

l

1

l

1

k

1

k

 ∑ ni 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

3.4. CÂN BẰNG ðỒNG THỂ TRONG PHA LỎNG Thế hoá học của cấu tử i ñược biểu diễn như n hàm của phần mol x trong phahơlỏng: N y µi = µ + RT ln xi Qu m ∆n è và từ phương trình: Kạp y=KK c (RT )∆n = K n  P  = K x P ∆n  ∑n  i  +D  / Suy ra: m o − ∆n c .   le V  g o Ko  c = Kx n G ∑ i 0 i (T , p )

 

i

Nếu ∆n = 0, ta có:

 

K c = Kn = Kx

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

3.5. CÂN BẰNG HOÁ HỌC DỊ THỂ →H ch a m t pha l ng và m t pha r n: Ba SO (r ) ⇔ Ba (l ) + SO (l ) n Trong hệ: ơ h Ở nhiệt ñộ T = const, ta có: KQx u=yxNBa .xSO K c = c Ba .c SO m è →H ch a m t pha khí yvà K m t pha r n: ạ D Ở cân bằng và nhiệtmñộ /+ T = const, ñối với các o c . phản ứng sau, lta e có: 2+

4

2− 4

2+

g o CaCO3 (r ) ⇔ CaOG(ro) + CO2 (k ) C (r ) + CO2 (k ) ⇔ 2CO(k )

4

2−

2+

K p = p CO2 2 pCO Kp = pCO2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

4

2−

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ví d 2: Ở 10000C hằng số cân bằng của phản ứng FeO(r ) + CO(k ) ⇔ Fe(r ) + CO2 (k ) sau: bằng 0,5. Tính nồng ñộ các chất lúc ở cân bằng, nếu nồng ñộ ban ñầu của các chất như sau: [CO] n = 0,05 mol/l; [CO2] = 0,01 mol/l hơ N y u Fe(r ) + CO (k ) FeO(r ) + CO(k )Q⇔ Gi i: 2 m è K - Ở trạng thái ñầu: 0,05 0,01 y ạ D + / - Phản ứng x mol x mol m o c . le - Cân bằng (0,05 - x) (0,01 + x) g o o Như vậy, ta có:G K c =  cCO  = 0,01 + x = 0,5 ⇒ x = 0,01 2

c   CO  equi

Vậy lúc cân bằng lượng:

0,05 − x

[CO] = 0,04 mol/l; [CO2] = 0,02 mol/l

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

3.6. CĂ C YáşžU Táť? ẢNH HĆŻáť&#x17E;NG Ă°áşžN CĂ&#x201A;N Báş°NG HOĂ Háť&#x152;C â&#x2020;&#x2019; nh h ng c a nhi t Ăą : n â&#x2C6;&#x2020;G ĆĄ Ta cĂł: â&#x2C6;&#x2020;G = â&#x2C6;&#x2019; RT ln K hay lnyNKh = â&#x2C6;&#x2019; RT u Q Ăąáť&#x2122; T: lẼy ùấo hĂ m hai váşż theo nhiáť&#x2021;t m è 0 T ,r

0 T ,r

d ln K p dT

p

d =â&#x2C6;&#x2019; dT

p

 â&#x2C6;&#x2020;GT0  yK 1 d  â&#x2C6;&#x2020;GT0    =ấâ&#x2C6;&#x2019;   D  RT /+  R dT  T 

m áť&#x; chĆ°ĆĄng 2: o nhĆ° ùã chᝊng minh c . d ln K gleâ&#x2C6;&#x2020;H o = Do ùó: o dT RT G â&#x2C6;&#x2020;H  d ln K  =   Táť&#x2022;ng quĂĄt: RT  dT  p

0 T 2

â&#x2C6;&#x2020;H T0 d  â&#x2C6;&#x2020;GT0    = â&#x2C6;&#x2019; 2 dT  T  T

T 2

p

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Phương trình trên gọi là phương trình ñẳng áp Van'tHoff. Phương trình này áp dụng cho các quá trình xảy ra ở áp suất không ñổi nên còn ñược gọi là phương trình ñẳng áp của phản ứng. n ơ h N Từ phương trình trên ta nhận thấy: y u Q m - ∆HT > 0 tức là phản ứng thu nhiệt, thì Kp tăng khi è K y nhiệt ñộ tăng. ạ D + / mứng toả nhiệt, khi nhiệt ñộ - ∆HT < 0 tức là phản o c . le tăng thì Kp giảm. g o o G - ∆HT ≈ 0 có nghĩa là khi nhiệt ñộ thay ñổi thì hằng số cân bằng thực tế không ñổi, do ñó cân bằng thực tế không bị dịch chuyển khi nhiệt ñộ thay ñổi.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Qua việc xét các trường hợp trên, ta thấy ∆HT càng nhỏ thì nhiệt ñộ càng ít ảnh hưởng tới hằng số cân bằng và dịch chuyển cân bằng. Ngược lại, giá trị tuyệtơnñối của h N ∆HT càng lớn thì nhiệt ñộ càng y ảnh hưởng u Q m rõ nét tới hằng số cân bằng.

Như vậy tính è K y ạ chất ảnh hưởng của Dnhiệt ñộ tới cân bằng + / hoá học ñược xácomñịnh bằng dấu và giá trị c . tuyệt ñối củaohiệu gle ứng nhiệt.

o G khoảng nhiệt ñộ ñủ nhỏ từ T1 ñến T2 Nếu xét trong mà trong khoảng nhiệt ñộ này ∆H0 = const thì ta có thể viết: K p ,T K p ,T ∆H 0  1 1  hay ∆H 0  1 1   −   −  lg =− ln =− 2

K p ,T 1

2

R  T2

T1 

K p ,T1

2,303R  T2

T1 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Mặt khác, nếu chú ý rằng: ∆G = − RT ln K Và Suy ra: ∆GT0,r = − RT ln K p = ∆H T0,r − T∆S T0,r Hay: ∆H ∆S n

∆GT0,r = ∆H T0,r − T∆ST0,r

0 T ,r

p

0 T

ln K p ,T = −

RT

+

0 T

R

ơ h N

y u Q

Mặt khác trong khoảng nhiệt m ñộ hẹp, ta có è H kết quả gần ñúng: ln KạyK= − ∆RT + const 0 D ∆ S T + / const = So sánh hai phương trên ta có: m R o 0

p

c . le

g o o

∆H 0 ln K p = − + const RT

G phương trình Nếu biểu diễn 1 ln K − Trên ñồ thị T thì ñoạn nhận ñược trên trục tung do ñường thẳng cắt trục tung ñó cho ta giá trị ∆S p

0 T

R

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bài t p 13: Khi nung NH4Cl ở 4270C áp suất hơi 0C áp của nó bằng 4560 mmHg. Ở 459 n ơ h suất hơi tăng ñến 8360 mmHg. Tính: N y u 1/ Hằng số cân bằng èKmpQ. K y 2/ Biến thiên năngDạlượng Gibbs chuẩn ∆Gr0 + / 0 ∆ H m 3/ Biến thiên centhalpy chuẩn r o . e l entropy chuẩn ∆S của g 4/ Biến thiên o o G nhiệt phân NH Cl ở 4270C? phản ứng 4 Giả sử hơi tuân theo ñịnh luật lý tưởng.

0 r

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gi i: Phản ứng nhiệt phân NH4Cl: 4270 C

NH 4 Cl (r ) → NH 3 ( k ) + HCl ( k ) +p 1/ Ở nhiệt ñộ 4270C = 700K p hơn= P = p N y u 1mol NH4Cl(r) Theo phương trình phản ứngQcứ m è bị nhiệt phân tạo ra 1mol NH (k) và 1mol K 3 y ạ 4560 HCl(k), nên p = p/+D = = 2280 mmHg 2 m o c Suy ra: . p le NH 4 Cl ( h )

NH 3 ( k )

c

NH 3 ( k )

HCl ( k )

HCl ( k )

p HCl 2280 2280 g K p = o0o × 0 = × =9 760 760 p Gp NH 3

2/ Áp dụng công thức:

∆GT0,r = − RT ln K p

∆GT0,r = −8,314 × 700 × 2,303 lg 9 = −12787,41 J / mol = −12,787 kJ / mol Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

3/ Tính

∆H r0

dùng công thức: lg

K p ,T2 K p ,T1

∆H 0  1 1   −  =− 2,303R  T2 T1 

trong ñó K p ,T ñược tính tương tự như K với T2 = 459 + 273 = 732K và p = p ơn = 8360 = 4180 mmHg p ,T 1

2

Nh

NH 3 ( k )

⇒

K p ,T2 =

p NH 3 p0

×

HCl ( k )

y u Q

2

p HCl 4180 4180 m,25 = × =è30 0 760 760 K p y

ạ D +  700 × 732  lg 30,25 = 161,387 kJ / mol = 2,303 ×m 8,/314 ×  9  732 − 700  o c . e l g 0 0 o

 T1 × T2  K p ,T2  lg ∆H = 2,303R T − T K p ,T1 1   2 0

4/ Tính suy ra:

∆S r0

∆S

0 700

o dùng G công thức: = R ln K p ,700

ln K p ,T = −

∆H T ∆S T + RT R

∆H T0 161387 + = 8,314 × 2,303 lg 9 + = 248,82 J / mol.K T 700

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bài t p 14: Ở 1000K hằng số cân bằng của phản ứng:

n ơ C (r ) + CO2 (k ) = 2CO(k ) h N y u Q là Kp = 1,85 và hiệu ứng nhiệt trung bình là m è K 41130 cal/mol. Xác ñịnh thành phần pha y ạ D + / khí ở cân bằng tại 1000K và 1200K, biết m o c . áp suất tổng lcộng bằng 1atm. e g o o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gi i: ∆n K = K P 1/ Ở 1000K. Áp dụng công thức p x 2 x trong ñó: ∆n = 2 − 1 = 1 K x = CO xCO + xCO = 1 P = 1 2

xCO2

n ơ Nh

2 y2 xCO u 1,85 = ⇒ 1,85(1 − xCO )Q= xCO xCO2 èm

Suy ra:

K y ạ= 0 ,85 x + 1,85 xCO − 1D + / m o c . giải phương trình và loại bỏ nghiệm âm, ta có: e l g o xCO = 0,72 ⇒ xCO = 0,28 o G 2 CO

2

2/ Ở 1200K. ðể tính Kp,1200 ta áp dụng công thức sau: ∆H 0  1 1  K ∆H  1 1  ⇒  −  + lg K p ,T lg K p ,T = −  −  lg =− p ,T2

K p ,T1

0

2,303R  T2

T1 

2

2,303R  T2

T1 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

1

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2020;&#x2019; nh h ng c a ĂĄp su t t i d ch chuy n cân b ng: â&#x2C6;&#x2020;n â&#x2C6;&#x2019; â&#x2C6;&#x2020;n K = K P â&#x2021;&#x2019; K = K P p y y p Tᝍ biáť&#x192;u thᝊc: n ĆĄ lẼy logarit phĆ°ĆĄng trĂŹnh: ln K = ylnNKh â&#x2C6;&#x2019; â&#x2C6;&#x2020;n ln P u Q lẼy vi phân theo ĂĄp suẼt: èm y

d ln K y

dP

=

d ln K p

â&#x2C6;&#x2019;Dâ&#x2C6;&#x2020;n

+ / m

dP

K y d ấ ln P dP

=

p

d ln K p

dP

â&#x2C6;&#x2019;

â&#x2C6;&#x2020;n P

oph᝼ thuáť&#x2122;c vĂ o ĂĄp suẼt, mĂ c trong ùó Kp khĂ´ng . le d ln K g o cháť&#x2030; ph᝼ thuáť&#x2122;c vĂ o nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122;, nĂŞn =0 o dP G do ùó: d lndPK = â&#x2C6;&#x2019; â&#x2C6;&#x2020;Pn p

y

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Từ phương trình trên ta rút ra hướng của sự thay ñổi Ky chỉ phụ thuộc vào dấu của ∆n. a/ Nếu ∆n=0, tức phản ứng xảy ra không n pha khí thì kèm theo sự thay ñổi số mol trong ơ h N áp suất không ảnh hưởng tớiuycân bằng.

Q d ln K m =0 è Thì: K dP y ạ b/ Nếu ∆n>0, phản ứng +D xảy ra theo chiều tăng / m d ln K o số mol và dP e<.c0 do ñó lnKy và Ky là hàm l g o giảm áp suất. o G c/ Nếu ∆n<0, phản ứng xảy ra theo chiều giảm d ln K số mol và dP > 0 do ñó lnKy và Ky là hàm tăng áp suất. y

y

y

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2020;&#x2019; nh h ng c a thĂ nh ph n ban Ăą u vĂ khĂ­ tr t i thĂ nh ph n cân b ng: Trong trĆ°áť?ng hᝣp chung, Ăąáť&#x192; tĂ­nh háşąng sáť&#x2018; cân báşąng, thay cháť&#x2014; ĂĄp suẼt báşąng Fugat, nghÄŠa lĂ : f=Îłp khi ùó ta cĂł Kf tĆ°ĆĄng ᝊng: ĆĄn

h N uy   P  P     K = K Îł K = K Îł K ( P) = K Îł K = K Îł KQ  â&#x2C6;&#x2018;n    n + ... + n + ... + n m     è K y ấ cĂĄc cẼu táť­ trĆĄ cĂł mạt trong ùó ninerts sáť&#x2018; mol cᝧa D + / trong háť&#x2014;n hᝣp phản m ᝊng. o c . le hᝣp: Ta xĂŠt hai trĆ°áť?ng g o o G áť&#x; ĂĄp suẼt cao ta phải tĂ­nh cĂĄc giĂĄ * Ă p suẼt cao: â&#x2C6;&#x2020;n

â&#x2C6;&#x2020;n

â&#x2C6;&#x2020;n

f

p

y

n

n

i

A1

B1

inerts

tráť&#x2039; Îłi sau ùó tĂ­nh KÎł. Trong máť&#x2122;t sáť&#x2018; trĆ°áť?ng hᝣp KÎłâ&#x2030; 1 ngay cả khi ĂĄp suẼt cháť&#x2030; báşąng vĂ i atm, áť&#x; ĂĄp suẼt khĂĄ cao, do cĂł sáťą bĂš trᝍ cĂĄc giĂĄ tráť&#x2039; Îłi nĂŞn KÎłâ&#x2030;&#x2C6;1.

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Áp suất thấp: ở áp suất thấp tại nhiệt ñộ bất kì, thì thực tế γi =1 nên Kγ = 1. Do ñó, phương trình trên thành:  P K f = Kn   ∑n i 

   

∆n

n ơ Ph N

    = Kn  n A + ... +uy   1 Q n B1 + ... + ninerts 

∆n

m è yK Bài t p 15: Hằng số cân ạbằng của phản ứng oxy D + / hoá SO2 thành SO3mở nhiệt ñộ T = 650K và o c . le p = 1atm bằng g629.

Tính thành phần hỗn hợp ở o o cân bằng nếu G hỗn hợp ban ñầu gồm 7% SO ;

11% O2 và 82% N2 (theo % mol).

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

2

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gi i: Phản ứng oxy hoá SO2 thành SO3 : SO2 + 1/2O2 = SO3 n ơ h - hỗn hợp ñầu (mol):0,07(SO2) 0,11(O ) 0,82(N2) 2 N y u Q SO tạo thành - ở thời ñiểm τ nào ñó có x mol m 3 è K y ạ - lúc ñạt trạng thái cân bằng, ta có: D + / m 0,07-x(SO2) 0,11-0,5x(O x(SO3)+(0,82N2) o 2) c . le g o - Tổng số mol trong hỗn hợp phản ứng lúc ñạt o G cân bằng: ∑ ni = 1 − 0,5x   P   K =K  n + ... + n + ... + n    Áp dụng công thức:   n 1 x  1    629 = =   ⇒   x 1 − 0,5 x n .n n +n +n +n ∆n

f

n

A1

B1

inerts

−0 , 5

− 0, 5

SO3

0, 5 O2

(0,07 − x)(0,11 − ) 0,5  2 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa SO2



SO2

O2

SO3

N2



1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định



www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

giải phương trình ta ñược x = 0,0696 mol. Vậy ở trạng thái cân bằng hỗn hợp khí có: 0,0696 × 100 = 7,13% SO3 1 − 0,5 × 0,0696

n ơ Nh

0,07 − 0,696 × 100 = 0,04%ySO2 1 − 0,5 × 0,0696 Qu

m è 0,11 − 0,5 × 0,696 yK × 100 = 7,7%O2 ạ 1 − 0,5 × 0,0696 +D / m o và 85,13 % N2 le.c g o o Qua ví dụ trên G ta thấy ở áp suất chung

P=const, thì ảnh hưởng của việc pha loãng bằng khí trơ tương tự như ảnh hưởng của việc giảm áp suất chung.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

3.7. CĂ C PHĆŻĆ NG PHĂ P XĂ C Ă°áť&#x160;NH Háş°NG Sáť? CĂ&#x201A;N Báş°NG â&#x2020;&#x2019;TĂ­nh h ng s cân b ng d a trĂŞn s li u n ĆĄ h quang ph vĂ nhi t hoĂĄ: yN u Q m Ăąáť&#x2122; khĂ´ng Ăąáť&#x2122; áť&#x17E; ĂĄp suẼt báşąng 1atm vĂ nhiáť&#x2021;t è K y ấ tháť&#x192; viáşżt: tuyáť&#x2021;t Ăąáť&#x2018;i thĂŹ â&#x2C6;&#x2020;H = â&#x2C6;&#x2020;U ,DcĂł 0 0

hay

+ / â&#x2C6;&#x2020;G 0 .=coâ&#x2C6;&#x2020;mG 0 + ( â&#x2C6;&#x2019; â&#x2C6;&#x2020;H 00 + â&#x2C6;&#x2020;H 00 ) le 0 0 0 g  G â&#x2C6;&#x2019; H 0  â&#x2C6;&#x2020;H 00 â&#x2C6;&#x2020;G o  + o = â&#x2C6;&#x2020; G T

mạt khåc

0 0



T

â&#x2C6;&#x2020;GT0 = â&#x2C6;&#x2019; RT ln K p



T

, nĂŞn:

â&#x2C6;&#x2020;G 0 = â&#x2C6;&#x2019; R ln K p T

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Suy ra:

  G 0 â&#x2C6;&#x2019; H 00 R ln K p = â&#x2C6;&#x2019; â&#x2C6;&#x2020; T  

 â&#x2C6;&#x2020;H 00   +  T  

G 0 â&#x2C6;&#x2019; H 00 T

ðấi lưᝣng ùưᝣc xĂĄc Ăąáť&#x2039;nh trĂŞn cĆĄ sáť&#x; dᝯ kiáť&#x2021;n quang pháť&#x2022; váť táť&#x2022;ng trấng thĂĄi cᝧa háť&#x2021;, n ĆĄ â&#x2C6;&#x2020; H còn ùưᝣc xĂĄc Ăąáť&#x2039;nh trĂŞnNcĆĄ h sáť&#x; Ăąo ùất yváť&#x203A;i quang pháť&#x2022;. u nháť? nhiáť&#x2021;t lưᝣng káşż káşżt hᝣp Q m â&#x2020;&#x2019;Ph ng phĂĄp nhi t yĂą ng: Kè â&#x2C6;&#x2020;G 0 0

+ / m

.co

Dấ

â&#x2020;&#x2019;Ph ng phĂĄp le Ăąi n hĂła: g o trong ùó: â&#x2C6;&#x2020;GGo = â&#x2C6;&#x2019;nFE 0

ln K p = â&#x2C6;&#x2019;

0 T

RT

â&#x2C6;&#x2020;GT0 ln K = â&#x2C6;&#x2019; RT

0 T

â&#x2020;&#x2019;Ph ng phĂĄp giĂĄn ti p: TĂ­nh háşąng sáť&#x2018; cân báşąng cᝧa máť&#x2122;t phản ᝊng nĂ o ùó dáťąa trĂŞn háşąng sáť&#x2018; cân báşąng cᝧa cĂĄc phản ᝊng ph᝼ trᝣ nĂ o ùó NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→B ng th c nghi m: Có thể xác ñịnh hằng số cân bằng nếu biết nồng ñộ ban ñầu các chất tham gia phản ứng và các chất tạo thành. Vấn ñề cơ bản là phải biết cân n ơ bằng ñã ñạt chưa. h N y u Ở nhiệt ñộ không ñổi, có thểmsử Q dụng những tiêu è là ñã ñạt ñược trạng K chuẩn sau ñây ñể khẳng ñịnh y ạ thái cân bằng: +D / m o c .

- Nhận ñược cùng một giá trị hằng số cân bằng e l g o cho trạng thái ocân bằng ñạt ñược từ hai phía.

G - Khi nồng ñộ các chất tham gia phản ứng thay ñổi trong một khoảng giá trị rộng vẫn sẽ nhận ñược cùng một giá trị hằng số cân bằng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bài t p 16: Cho SO2 phản ứng với O2 không khí ở 9730C có mặt chất xúc tác tạo thành SO3 theo phản ứng: n(k) ơ 2SO2(k) + O2(k) ⇔ 2SO h3 N ythu ñược hỗn Khi cân bằng ở áp suất 1atm u Q m hợp khí chứa: 0.25 mol SO 2; 6.17 mol O2; è Kmol N . Tính: y 12.30 mol SO3 và 81.28 ạ 2 D + K ở 9730C. / 1/ Hằng số cân bằng p m o .c ñầu của hỗn hợp khí 2/ Thành phầnleban g o 3/ Tỉ lệ chuyển hóa SO thành SO . o 2 3 G 4/ Nếu trong hỗn hợp ban ñầu không có N2, còn số mol SO2 và O2 vẫn giữ như cũ thì tỉ lệ chuyền hóa là bao nhiêu? Ap suất của hệ khi cân bằng vẫn giữ là 1 atm.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1/ Tổng số mol khí khi cân bằng: 0,25 + 6,17 + 12,30 + 81,28 = 100 mol

www.daykemquynhon.ucoz.com

0,25 n p SO2 = P = 0,25 × 10 − 2 atm ơ h 100 N y u 6,17 Q− 2 m p O2 = P 10 atm = 6,17 × è K 100 y ạ D 12,30 p SO3 = P m/+ = 12,30 × 10 − 2 atm .co100

o pG 2

Kp =

le g o

SO3

p 2SO × p O2 2

(12,30 × 10 − 2 ) 2 4 = = 3 , 92 × 10 (0,25 × 10 − 2 ) 2 × 6,17 × 10 − 2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2/ 2SO2(k) + O2(k) ⇔ 2SO3(k) Ban ñầu a b 0 Cân bằng a-x b-x/2 x =n12.30 ơ h Vậy thành phần ban ñầu của uhỗn yN hợp khí: Q m a(SO2) = 0,25 + 12,30 = 12,55 mol è K y ạ= 12,32 mol D b(O2) = 6,17 + 12,30/2 + / m o c và N2 = 81,28 mol . n e 12,30 l g α= = = 98% o o (n ) 12,55 3/ Tỉ lệ chuyển G hóa : 4/ 2SO2(k) + O2(k) ⇔ 2SO3(k) Cân bằng 12,55 - x 12,32 - x/2 x SO3

SO2

bd

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

suy ra: ∑ n = 12,55 − x + 12,32 − x + x = 24,87 − x 2 2

( mol )

12.55 − x atm x 24.87 − 2 n ơ x h 12.32 − N 2 atm uy p O2 = P Q x 24.87 − èm 2K y ạ x p SO3 = P +D atm / x m24.87 − o 2 .c

p SO2 = P

le g o

Vì Kp rất lớn o G Kp =

p 2SO3

p 2SO2 × p O2

(12.30 × 10 − 2 ) 2 4 = = 3 .

92 × 10 (0.25 × 10 − 2 ) 2 × 6.17 × 10 − 2 x = 12.55

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bài t p 17: 1 3 N 2 (k ) + H 2 (k ) 2 2

Cho phản ứng sau: 1/ Tính ñộ phân ly của amôniacnthành nitơ ơ h và hydro ở nhiệt ñộ 473K, áp suất chung N y u Q và 0,8atm. của hệ lúc cân bằng là 1atm m è K y phân ly của NH 2/ Có nhận xét gì vềDạñộ 3 + / khi thay ñổi áp suất m từ 1atm xuống còn o c .

0,8atm. Rút ra le kết luận chung. g o o G biến ñổi enthalpy tự do chuẩn Cho biết sự của phản ứng trên như sau: NH 3 ( k )

⇔

∆GT0, r = 43513,6 − 29,706T lg T − 15,86T

( J / mol )

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 4 CÂN BẰNG PHA VÀ DUNG DỊCH 4.1. DUNG DỊCH VÀ CÁCH BIỂU DIỄN n ơ DUNG DỊCH yNh

u Q → ð nh nghĩa dung d ch: m è K y Dung dịch là hỗn hợp ñồng nhất (một pha) ạ D + / gồm các phân tử của m nhiều chất mà thành phần của chúng có thể thayleñổi .co trong một giới hạn xác ñịnh. g o Các cấuGtử o trong dung dịch thường ñược chia thành dung môi (ký hiệu với chỉ số 1) và chất tan (ký hiệu với chỉ số i = 1, 2, 3, ...) . Dung môi thường có lượng tương ñối lớn hơn và thường ở dạng lỏng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Phân lo i dung d ch: - Dung dịch lý tưởng - Dung dịch thực n ơ Nh thì xi→0.

- Dung dịch vô cùng loãng: xu1y→1, Q m →ð hoà tan: è K y ạ - ðộ hòa tan của một +Dchất là lượng tối ña / m o chất ñó tan ñược trong một ñơn vị dung môi c . le g ở một nhiệt oñộ o nhất ñịnh.

G - Dung dịch bão hòa - Dung dịch quá bão hòa Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Trạng thái bão hòa chính là trạng thái cân bằng ñộng của quá trình hòa tan và quá trình kết tinh. n ơ - ðộ hòa tan của một chất phụNhthuộc vào y u bản chất hóa học của nó, của dung môi và Q m è K nhiệt ñộ. y ạ D + ñược xác ñịnh bằng / - ðộ hòa tan thường m o c thực nghiệm vàle.ñường biểu diễn thường là g o o ñường cong G phụ thuộc giữa ñộ hòa tan và nhiệt ñộ.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

ðo hòa tan

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

170 160 150 140

1

130

n ơ Nh

120 110 100 90 80 70 60

+D / m

50 40 30

g o o

10 0 0

G10

20

2 4b

.co

4a le

20

m è K y ạ

y u Q

30

40

3

50

60

70

80

90

100

Nhiet ño

Hình 4.1. ðường hòa tan các muối 1. KNO3; 2. KCl; 3. NaCl; 4a. Na2SO4.10H2O; 4b. Na2SO4 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Cách bi u di n thành ph n dung d ch: mj

- Nồng ñộ phần khối lượng (aj): a = ∑ m - Nồng ñộ mol (ci hay dùng ngoặcơnvuông [ ]): j

i

1

h n N yc = i

u i V Q ni ni ' m è x = - Nồng ñộ phần mol (xi):yK i ∑ ni y i = ∑ n ' i ạ 1 1 +D / m o ∋i c .

Ni = e - Nồng ñộ ñương lượng (N ): l i g V V o o v = G thể tích (vj): - Nồng ñộ phần ∑V j

=

j

- Nồng ñộ phần khối lượng tương ñối −

Xk =

i

Vj V

1

mk ∑ mi − m k i

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Xk =

nk ∑ ni − n k

- Nồng ñộ phần mol tương ñối: • Biến ñổi phần khối lượng sang phần mol: 1

ak n ơ Mk h N xk = m y u ai Q m ∑ è i =1 M i K

y ạ D • Biến ñổi phần mol/+sang phần khối lượng: m o c . xk × M k e l agk = m o o G ∑ xi × M i i =1

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Biến ñổi phần mol sang phần mol tương ñối: xi Xi = 1 − xi

yi Yi = 1 − yi

n ơ Nh

y u Q

m è K ñối sang phần mol: • Biến ñổi phần mol tương y ạ D + / m o Yi X i le.c yi = g xi = o 1 + Yi 1 + GXoi

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bài t p 18: Không khí bão hòa hơi nước ở áp suất thường và nhiệt ñộ 340C. Hãy xác ñịnh: 1/ Áp suất riêng phần của không khí khô.

2/ Phần thể tích của hơi nước trong hhỗn ơn hợp N không khí - hơi nước. y u Q 3/ Phần khối lượng của hơi nước trong hỗn hợp m không khí - hơi nước. yKè ạ D 4/ Thành phần khối lượng + tương ñối của hơi nước / m khí - hơi nước. trong hỗn hợp không o c . le của hỗn hợp không khí - hơi 5/ Khối lượng riêng g o o nước.

G Cho biết áp suất của hơi nước bão hòa ở nhiệt ñộ 340C là 40 mmHg. Áp suất của khí quyển là 745 mmHg. Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bài t p 19: Hãy xác ñịnh phần khối lượng, thể tích của các cấu tử trong hỗn hợp khí gồm các cấu tử có thành phần như sau: n ơ Metan: 0.3 phần mol; etan: 0.45 phần mol; pentan: h N y 0.25 phần mol u Q m 0C) và ở è ở ñiều kiện chuẩn (p = 760mmHg, t = 0 K y p = 10 at và t = 800C. +Dạ / m Cho biết trọng lượng phân tử của các cấu tử như o c . e l sau: g o o M = 16 kg/kmol; M = 30 kg/kmol; G metan

etan

Mpentan = 72 kg/kmol; và 760 mmHg = 1.033 at.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.2. DUNG DỊCH LÝ TƯỞNG VÀ DUNG DỊCH THỰC →Dung d ch lý t ng và ñ nh lu t Raoult: n mốc ñể Dung dịch lý tưởng ñược dùnghơlàm nghiên cứu dung dịch thực.uyN Q m Giả sử dung dịch gồmKhai è cấu tử 1 và 2 , ạy thì áp suất hơi trên Ddung dịch P (áp suất + / m áp suất hơi riêng phần chung) bằng tổng o c . p1 và p2 của gcác le cấu tử. o o G phần mol x2 → 0 thì (áp suất - Khi nồng ñộ hơi của chất lỏng 1 nguyên chất) - Khi nồng ñộ phần mol x2 → 1 thì p1 → 0 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

p1 = p10

p1 = 0

p1, p2

(p2 = 0)

n ơ Nh

chất lỏng 1 nguyên chất (x2 = 0)

m è K y ạ

le g o

m o .c

dung D dịch + / x2

p2 = p20

y u Q

chất lỏng 2 nguyên chất (x1 = 0)

o G

Hình 4.2. Áp suất hơi trên chất lỏng nguyên chất và trên dung dịch

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ở áp suất P và nhiệt ñộ T ñã cho, ở ñiều kiện cân bằng lỏng - hơi thì các giá trị hoá thế: µ il = µ ih 0 0 µ µ + RT ln x = hay: i ,l i i , h + RT ln p i 0 0 p i µ i ,l − µ i , h n ln = =ơconst xi RT h

Do ñó, ta có thể viết: N y Trong trường hợp ñặc biệt khiQui là nguyên chất pi m è (xi = 1) thì: x = k i = const yK i ạ0 D p i = k i /=+ p i Vậy, ta có: m o c Phương trình trên là phương trình toán học . le g của ñịnh luật o Raoult. ðịnh luật này ñược phát o 0 G p = p biểu như sau: i i xi Ở nhiệt ñộ ñộ ñã cho áp suất hơi riêng phần của một cấu tử i nào ñó trong pha hơi tỷ lệ thuận với phần mol của nó trong pha lỏng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Dung d ch vô cùng loãng: Ta có thể coi dung dịch vô cùng loãng là dung dịch lý tưởng, tính chất của các cấu n ơ h như ñịnh tử tuân theo ñịnh luật lý tưởng, N y u Q và trong luật Henry, ñịnh luật Raoult m è K trường hợp này hoá ạthế y của các cấu tử D + µ i = µ i* + RT ln x i / cũng tuân theo phương trình: m o * 0 .c 0 0 = = + RT ln p µ µ µ i trong ñó: i gil,el i,h o o * G µ (vì nồng ñộ dung môi x1 = 1, i là hoá thế chuẩn của dung môi nguyên chất) Còn ñối với chất tan: µ i (i ≠ 1) = µ i⊕ + RT ln xi Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi xi → 1 thì công thức trên không còn ñúng nữa và ta không có dung dịch lý tưởng mà lúc ñó ta sẽ có dung dịch ñậm ñặc. n ơ Như vậy, hoá thế chuẩn của chất tan trong h N y u dung dịch vô cùng loãng không những chỉ Q m è K áp suất mà còn phụ phụ thuộc vào nhiệt ñộ, y ạ D thuộc vào dung môi, + nên ta có thể viết / m o phương trình lecủa .c hoá thế của các cấu tử như sau: oµogi = µ i* (T , p ) + RT ln x i (dung môi) G µ (i ≠ 1) = µ (T , p, dm) + RT ln x (chất tan) i

⊕ i

i

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

µi

µi

µi

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

lnxi

a

G

g o o

lnxi

b

lnxi

c

Hình 4.2. Sự phụ thuộc hoá thế µi của cấu tử i vào lnxi trong: a) dung dịch lý tưởng; b) dung môi; c) dung dịch loãng

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• ð nh lu t Henry: Áp suất riêng phần của cấu tử phân bố pi(i≠1) trong pha khí tồn tại ở cân bằng với pha lỏng luôn tỷ lệ với nồng n ơ ñộ phần mol (xi) của nó trongNhpha lỏng: y u pi = K H xi Q m è K y Trong ñó KH là hằng số Henry phụ thuộc vào ạ D + / tính chất của khí, mlỏng và vào nhiệt ñộ (khi o c . nhiệt ñộ tăngglethì hệ số Henry tăng o o G

ðịnh luật Henry có thể viết dưới dạng khác: x i = K H' p i

trong ñó:

K H' =

1 KH

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2020;&#x2019; Dung d ch th c Ăą m Ăą c: Trong trĆ°áť?ng hᝣp dung dáť&#x2039;ch Ăąáş­m ùạc thĂŹ hoĂĄ tháşż cᝧa cẼu táť­ i trong pha láť?ng, nĂłi n ĆĄ chung khĂ´ng tháť&#x192; xĂĄc Ăąáť&#x2039;nh báť&#x;i háť&#x2021; thᝊc: h N

y u Âľ i = Âľ (T , p ) + RT lnQx i m è K y mĂ phải dĂšng biáť&#x192;u thᝊc sau: ấ D + chuan / Âľ i = Âľ i m + RT ln a i o c . le Âľ ichuan :lĂ máť&#x2122;t háşąng g sáť&#x2018;, chĂ­nh lĂ hoĂĄ tháşż cᝧa o o G * i

trấng thåi chuẊn có ùưᝣc khi a = 1

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðể tính ai cần biết pi và chọn trạng thái chuẩn.

Trạng thái chuẩn phải ñược chọn sao cho khi dung dịch trở thành lý tưởng hay vô cùng loãng thì hoạt ñộ bằng nồng ñộ, có nghĩa là: n ơ 1. Nếu không có sự khác nhau lớn về lực tương h N y tác giữa các phân tử thì trạngQuthái chuẩn của m tử ñó là nguyên mỗi cấu tử là trạng thái khi cấu è K y ạ T và áp suất p, cụ thể chất ở cùng một nhiệtDñộ ch 0/+ p = p là: i mi o c . le biệt ñược dung môi và chất tan 2. Nếu có thể phân g o o thì: G p1 a = 1 - ðối với dung môi: p10 p - ðối với chất tan: a = i

i ≠1

KH

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.3. CÂN BẰNG PHA VÀ QUI TẮC GIBBS → Cân b ng pha: • Pha: là tập hợp những phần ñồng thể của hệ có n hoá, lý ở cùng thành phần hoá học và tính chất ơ h N y mọi ñiểm. u Q m Các pha phân cách nhau bởi những bề mặt phân è K y ạriêng từng loại pha bằng chia pha và có thể tách D + / các phương pháp ocơ m học. Pha gồm một chất c . duy nhất gọi làglpha e ñơn giản hay pha thuần o hai hay nhiều chất ñược gọi là o khiết, pha chứa G pha hỗn hợp. Qua ñây ta cũng có thể ñịnh nghĩa hệ ñồng thể là hệ gồm một pha, còn hệ dị thể là hệ gồm từ hai pha trở lên.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x20AC;˘ C u t : lĂ máť&#x2122;t chẼt hoĂĄ háť?c chᝊa trong háť&#x2021;, náşżu nĂł cĂł tháť&#x192; táť&#x201C;n tấi riĂŞng biáť&#x2021;t lâu dĂ i vĂ tĂĄch riĂŞng ra ùưᝣc. VĂ­ d᝼ trong dung dáť&#x2039;ch muáť&#x2018;i Ä&#x192;n trong nĆ°áť&#x203A;c cĂł hai cẼu táť­ NaCl vĂ H2O, còn cĂĄc ion n ĆĄ Na+, Cl-, H+, OH- khĂ´ng tháť&#x192; coi lĂ cẼu táť­ ùưᝣc vĂŹ h N y khĂ´ng tháť&#x192; tĂĄch chĂşng riĂŞng raQutᝍ dung dáť&#x2039;ch vĂ m biáť&#x2021;t ùưᝣc. chĂşng khĂ´ng tháť&#x192; táť&#x201C;n tấi riĂŞng è K y Trong háť&#x2021; dáť&#x2039; tháť&#x192; , náşżu +cĂĄc Dấ cẼu táť­ khĂ´ng tĆ°ĆĄng / m mĂ cháť&#x2030; chuyáť&#x192;n tᝍ pha nĂ y tĂĄc hoĂĄ háť?c váť&#x203A;i nhau o c . e sang pha khĂĄcgltrong háť&#x2021;, nghÄŠa lĂ cĂł sáťą thay Ăąáť&#x2022;i o o pha cᝧa cĂĄc G cẼu táť­ vĂ Ăąáşżn máť&#x2122;t lĂşc nĂ o ùó cĂĄc cẼu táť­ sáş˝ ùất trấng thĂĄi cân báşąng áť&#x; trong háť&#x2021;, lĂşc ùó ta gáť?i ùó lĂ s cân b ng pha.

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Qui t c pha: Xét một hệ gồm có φ pha ở trạng thái cân bằng.

Nếu mỗi pha chứa k cấu tử, nên tổng số biến số nồng ñộ trong hệ là φk. Ngoài ra, cần phải xét n hơ như : nhiệt thêm n biến số cường tính khác Nnữa y u ñộ T, áp suất p, thế hoá µi, ñiện trường, từ Q m è trường, ... Vậy, tổng số biến số khi hệ ñạt cân K y ạ bằng là (φ φk + n). +D / m các thông số cường tính o Cân bằng pha ñòi hỏi c . gleáp suất p, thế hoá µi của từng như nhiệt ñộ oT, o G tất cả các pha phải như nhau, cấu tử trong nghĩa là: T' = T'' = ......... = Tφ : cân bằng nhiệt. p' = p'' = .......... = pφ : cân bằng ở nơi tiếp giáp giữa các pha.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

µ1' = µ1'' = .......... = µ1φ ........................... ' k

φ

'' k

µ = µ = .......... = µ k

: Cân bằng hoá

ðối với mỗi cấu tử số phương trình liên quan ñến n ơ thế hoá học bằng (φ-1), nhưng lại hcó k cấu tử N y u thế hoá tổng nên số phương trình liên quaQñến èmñược dùng là nồng cộng là k(φ-1). Nếu nồng Kñộ y mỗi pha, giả sử pha j ạ ñộ phần mol xi thì ñối với +D / nào ñó, có một phương trình có dạng: m o c . x e x +gxl + ...... + x = ∑ x = ∑ =1 o o ∑x G k

1j

2j

kj

k

ij

i =1

ij

k

i =1

ij

i =1

tất cả có φ pha nên có φ phương trình loại trên.

Tổng kết lại ta có tổng số biến số (φk + n) và tổng số phương trình k(φ-1)+φ.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x20AC;˘ Váť mạt toĂĄn háť?c, náşżu lẼy sáť&#x2018; cĂĄc biáşżn sáť&#x2018; ùạc trĆ°ng cho trấng thĂĄi cân báşąng cᝧa háť&#x2021; trᝍ Ăąi sáť&#x2018; phĆ°ĆĄng trĂŹnh thiáşżt láş­p máť&#x2018;i liĂŞn háť&#x2021; giᝯa cĂĄc biáşżn sáť&#x2018; ùó thĂŹ hiáť&#x2021;u nháş­n ùưᝣc chĂ­nh lĂ sáť&#x2018;n nhᝯng biáşżn ĆĄ khi giải h sáť&#x2018; cĂł tháť&#x192; nháş­n nhᝯng giĂĄ tráť&#x2039; tuáťł tiáť&#x2021;n N y phĆ°ĆĄng trĂŹnh. Hiáť&#x2021;u nĂ y ùưᝣc QkĂ­u hiáť&#x2021;u lĂ C vĂ m è ùưᝣc gáť?i lĂ Ăą bi n Ăą i c a h hay còn g i lĂ K y ấ Ăą (b c) t do hay s D bi n s Ăą c l p c a h . + / NhĆ° váş­y, ta cĂł: om c . leĎ&#x2020;-1)+Ď&#x2020; C = (Ď&#x2020;k + n)-ogk( o = Ď&#x2020;k + nG - kĎ&#x2020; - k + Ď&#x2020; = Ď&#x2020;-k+n trong tháťąc táşż: C = k- Ď&#x2020; + 2 (qui tắc pha Gibbs) NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ý nghĩa c a qui t c pha: dựa vào qui tắc pha cho phép ta tiên ñoán: 1. Lượng pha tối ña có thể có ở trạng thái cân bằng, nghĩa là có thể có hệ với số pha như vậy ñược hay không. n ơ h sẽ có bao 2. Ở một ñiều kiện nhất ñịnh nào ñó N y u nhiêu biến số ñộc lập có thể thay ñổi ñược mà Q m pha, nghĩa là không làm thay ñổi cân bằng è K và tính chất của pha. y không làm thay ñổi số pha ạ D /+ Dựa trên qui tắc pha m người ta có thể phân loại hệ o như sau: c . le g - Theo số pha otồn o tại: hệ một pha, hệ hai pha, hệ ba pha , ...G - Theo số cấu tử: hệ 1 cấu tử, hệ hai cấu tử, hệ ba cấu tử, ...

- Theo số bậc tự do: bậc 0, bậc 1, bậc 2, bậc 3, ...

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.4.CÂN BẰNG TRONG HỆ MỘT CẤU TỬ (CHẤT NGUYÊN CHẤT) Trong hệ một cấu tử thì các phan riêng biệt ơ h ñều cùng một chất ở các trạng N thái tập y u Q hợp khác nhau như : rắn, lỏng hoặc khí. m è K Nếu ở pha rắn thì hệạycó thể tồn tại ở các D + / dạng thù hình khác nhau và mỗi dạng thù m o c . hình là một pha. le Mỗi dạng thù hình bền g o o trong khoảng nhiệt ñộ và áp suất nhất G ñịnh. Có hai phương pháp khảo sát các hệ nhiệt ñộng: Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Ph ơng pháp gi i tích : theo phương pháp này người ta cố gắng thiết lập các phương trình trạng thái của các pha khác nhau. Nói chung phương pháp này khá n ơ h hạn chế và phức tạp, trừ trường hợp N y u phương trình Clausius-Clapeyron Q m è K * Ph ơng pháp gi n ñ y tr ng thái: theo ạ D người ta ño trực tiếp phương pháp này/+thì m o c trưng cho hệ như nhiệt các ñại lượngeñặc . l g ñộ T, áp suất o p, nồng ñộ c hoặc thể tích o G tử của hệ ở cân bằng, rồi của các cấu dùng các số liệu thu ñược xây dựng các giản ñồ trạng thái và tìm ra qui luật chung.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

♣. Ph ơng trình Clapeyron: Xét trạng thái của một mol chất A nào ñó tồn tại hai pha α và β, khi hệ ñạt trạng thái cân bằng: A(α) ↔ A(β) hơn N y ở một nhiệt ñộ T và áp suấtQpu nhất ñịnh nào m è K bằng, thì: ñó hệ ñạt trạng thái cân y ạ D (β ) + / G m= G o c . le (α )

Mặt khác, ở ñiều kiện cân bằng pha thì hoá g o o thế của các G cấu tử ở các pha phải bằng nhau, nhưng hệ chỉ gồm một cấu tử nên hoá thế bằng với thế ñẳng áp mol: G (α ) = µ (α ) = µ ( β ) = G ( β ) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

lấy vi phân hai vế của ñẳng thức, ñồng thời lưu ý: dG α = dµ α = V α dp − S α dT ( )

( )

( )

( )

dG ( β ) = dµ ( β ) = V ( β ) dp − S ( β ) dT

n (β ) (β ) ơ µ µ d = V dp − S dT = d = V dp − S dT h cho kết quả: N y u (α ) Q ( β ) ( α ) ( β ) hay: [S − S ]dT = [èVm − V ]dp K y β ( dp DSạ ) − S (α ) += ( β ) / (α ) m dT V − V o c . le g Ở nhiệt ñộ Tovà o áp suất p không ñổi, quá G (α )

(α )

(α )

(β )

trình chuyển chất từ pha α sang pha β là quá trình thuận nghịch nên: S

(β )

−S

(α )

∆H L = = T T

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Nếu ký hiệu: V ( β ) − V (α ) = ∆V dp L = thì ta có phương trình sau: dT T∆V gọi là ph ơng trình Clapeyron n ơ ♣Áp d ng ph ơng trình Clapeyron cho h N y các tr ng h p chuy n Qpha khác nhau u m và ph ơng trình Clausius-Clapeyron: è K y

dp L DạdT T∆V +⇒ = = / m dT T∆oV dp L c

. e gl dT

o Dấu của vi phân phụ thuộc vào ∆V và L: o dp G * Quá trình nóng chảy hầu hết các chất ñều kèm theo quá trình tăng thể tích của nó, nghĩa là Vl - Vs > 0 và Lfus > 0 ⇒ dT > 0 dp

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Quá trình sôi (quá trình hoá hơi) thì Vvap-Vl >0 và Lvap > 0 ⇒ dT > 0 dp Còn ñối với nước ñá (rắn) và một số chất khác dT như: Bi, Ga, Ge, ... do ∆V<0, nên n dp < 0 ơ h N * Quá trình thăng hoa thì nhiệtuythăng hoa: Q ∆H = ∆H + ∆H m Clausius cho thấy rằng ở nhiệt è K y ạ có thể bỏ qua thể ñộ T xa nhiệt ñộ tới hạn, D + / tích mol của pha olỏng m so với thể tích của khí, c . khi ñó phươnggletrình Clapeyron trở thành: subl

fus

vap

o o G

dp L = dT TV g

Mặt khác, nếu ở xa nhiệt ñộ tới hạn, khí có thể ñược xem là lý tưởng,nên: dp pL ⇒ d ln p = L : pt Clausius-Clapeyron = dT

RT 2

dT

RT 2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Phương trình Clausius-Clapeyron và phương trình này có thể ñược coi là trường hợp riêng của phương trình ñẳng áp Van'tHoff: d ln K ∆H = dT RT 2

n ơ Nh

y Nếu trong khoảng nhiệt ñộ không lớn có thể u coi L là không ñổi, ta có: èmQ K L dT d ln p L y d ln p = ∫ 2 = ⇒ ∫ạ 2 D dT R T RT /+

m hoá hơi. Giả sử p là áp Ví dụ, ta xét quá trình o c . suất hơi của ochất gle nguyên chất ở nhiệt ñộ T o G và Tboil là nhiệt ñộ sôi ở 1atm, khi ñó: p

Lvap

T

Lvap p dT d ln p = ⇒ ln =− ∫ ∫ 2 R Tboil T p0 = 1 R p0 =1

1 1  −  T Tboil

  

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hay: Và:

Lvap p ln =− p0 R

1 1  −  T Tboil

  

Lvap  Lvap  ln p = − +  + ln p 0  = − + cons tan t RT  RTboil RT  Lvap

Phương trình trên có dạng: ln p =hAơ+nB N T y L L u Với: A = + ln p B = tgα = − Q RT m vap

vap

0

Rè

boil

lnp

+D / m

α

G

o c . le

g o o

K y ạ

Dựa vào ñồ thị ta có thể xác ñịnh ñược nhiệt hoá hơi Lvap và nhiệt ñộ sôi Tboil

1/T Hình 4.3. Sự phụ thuộc áp suất hơi bão hoà của một chất nguyên chất vào nghịch ñảo của nhiệt ñộ.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

♣ Gi n ñ pha c a n !c: →Giản ñồ trạng thái của nước: Phương pháp giản ñồ ñược sử dụng khá rộng rãi hơn phương pháp giải tích ñể nghiên cứu ncác hệ khác ơ số: T, p và V. nhau. Ví dụ hệ một cấu tử có ba biến h N y Muốn biểu diễn ñồ thị nêu lên mối u tương quan giữa Q m một hệ toạ ñộ gồm các giá trị T, p và V cần sử dụng è K gọi là giản ñồ trạng y 3 trục, giản ñồ như vậy ñược ạ D +thường không sử dụng giản / thái ñầy ñủ. Tuy nhiên, m o ñồ trạng thái ñầy ñủ vì cồng kềnh, phức tạp, rất tốn c . e l g công sức ñể thành lập nhưng rất bất tiện. Vì vậy, o o trên thực tế G người ta lấy hình chiếu lên mặt phẳng T-p vì một mặt các thông số này thường dùng ñể xác ñịnh ñiều kiện ñể tồn tại của hệ, mặt khác, lại dễ ño và dễ ñiều chỉnh. Khi ñó, ta có giản ñồ hai chiều hoặc giản ñồ phẳng.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

p(mmHg) B

218(atm)

C

- ðường cong OC là ñường hoá hơi hay ñường cân bằng lỏng - hơi, nó ñược mô tả bởi phương trình :

ln p vap / l = − lỏng rắn 4,579

O D

hơi

Lvap

RT

+ cons tan t

ðiểm C tương ứng với áp suất 218 atm và nhiệt ñộ 374n0C là ñiểm tới hạn. ơ≥ T , thì sự chuyển pha h Ở nhiệt ñộ T C N y hơi là liên tục, không có từ lỏngusang giới Q hạn phân chia pha.

m è K-ðường OA là ñường thăng hoa hay y ạ ñường cân bằng rắn - hơi,

+D nó ñược mô tả bởi phương trình: / 374m t(0C) 0,01 L o c ln p = − + cons tan t .

Hình 4.4. Giản ñồ trạng tháile của nước.

RT g o chảy hay ñường cân bằng rắn - lỏng, nó là biên giới -ðường OB là ñường nóng o G A

subl

vap / s

của vùng nước ñá và nước lỏng, ñường này ñược mô tả bởi phương trình: L fus dp exter = dT T∆V

-ðường OD là ñoạn kéo dài của ñường OC là ñường nước lỏng quá lạnh hay gọi là ñường quá lạnh. Nó mô tả một cân bằng không bền giữa nước lỏng quá lạnh và hơi của nó.

-ðiểm O gọi ñiểm ba vì nó tồn tại cân bằng giữa ba pha: rắn - lỏng - hơi.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ng

sô i

♣Áp d ng qui t c pha cho h m t c u t • Trường hợp chất nguyên chất ñồng thời tồn tại cả 3 pha: R-L-H thì theo qui tắc pha ta có: C = k -φ + n = 1-3+2 = 0 n ơ Ví dụ: nước nguyên chất chỉ tồn tại hệh 3 pha R-L-H ở N y 0 u nhiệt ñộ 0.01 C và áp suất 4,6 QmmHg. m è • Trường hợp chất nguyên chất tồn tại 2 pha: L-H (hơi K y ạ bão hòa) thì theo qui tắc +D pha ta có: / m= 1-2+2 = 1 o C = k -φ + n c . e P gl o o G áp suất hơi

ñư ờ

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

nhiệt ñộ sôi

t

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Thường các số liệu về áp suất và nhiệt ñộ của chất lỏng là những số liệu thực nghiệm ñã cho trong các tài liệu chuyên môn. Trường hợp không có số liệu thực nghiệm ta có thể tìm ñược mối phụ thuộc ơn bằng lí thuyết từ các phương trìnhhsau: N y u chất từ pha này Sự dịch chuyển cân bằng của một Q m è sang pha khác thể hiện bằng phương trình K y ạ Clapeyron: Lvap  1 p 1  +D dp L /   ln = − − =om  hay p 0 R  T Tboil  c dT T ∆ V . le g o o G • Trường hợp chất nguyên chất tồn tại 1 pha: pha lỏng chẳng hạn, ta có: C = 1-1+2 = 2 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.5. HỆ HAI CẤU TỬ GỒM HAI PHA LỎNG - RẮN Trong phương trình trạng thái của hệ hai cấu tử n hơ biến số (không tạo hợp chất hoá học) thìNsố y u trạng thái là 4: T, p, nồng ñộ của các cấu tử x1 Q m è và x2. Nhưng trong hai biến số x1 và x2 chỉ có K y ạ một biến số ñộc lập do Dgiữa chúng có một + / m x1 + x2 = 1. phương trình liêncohệ . e l 3 biến số ñộc lập T, p, x (hoặc g Do vậy, chỉ dùng 1 o o G dựng ñược giản ñồ trạng thái x2) có thể xây trong không gian của hệ hai cấu tử không tạo thành hợp chất hoá học.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

GIẢN ðỒ PHA t(0c) P=const •a

n ơ Nh lỏng

tA

t(0c)

m è K y ạ

y u Q

Dlỏng + rắn A + / m

.co

le g o

o G thành phần x

Hình 4.6. Giản ñồ t-x của hệ hai cấu tử có tạo ñiểm eutecti

•b

tB

lỏng + rắn B tE

E rắn A + rắn B A

B

Hình 4.7. Giản ñồ trạng thái cân bẳng lỏng-rắn hệ 2 cấu tử không tạo thành hợp chất hoá học

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Từ ‘Eutecti’ (eutectic trong tiếng Anh) bắt nguồn từ tiếng Hy Lap – eutecktos, có nghĩa là ‘dễ nóng chảy’.

Trong hoá lý, có bốn khái niệm thông dụng là: n ơ h N hỗn hợp eutecti (eutectic mixture), nhiệt ñộ y u Q m eutecti (eutectic temperature), phản ứng è K y ạ eutecti (eutectic reaction) và ñiểm eutecti D + / (eutectic point). om c . le hoặc ‘eutecti’ là một hỗn * Hỗn hợp eutecti’ g o o G chất theo những tỷ lượng nhất hợp giữa các ñịnh của từng chất sao ñể nhiệt ñộ nóng chảy của hỗn hợp ñó trở nên thấp nhất có thể.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Nhiệt ñộ mà tại ñó hỗn hợp eutecti bắt ñầu bị nóng chẩy (hoặc ngược lại, bắt ñầu ñược kết tinh) ñược gọi là ‘Nhiệt ñộ eutecti’. Tại nhiệt ñộ eutecti, các chất (các cấu tử có trong hỗn hợp) kết tinh ñồng thời và cho ra các hợp chất rắn với cấu tạo ‘xuyên giao’ giữa các chất. ntrong một hỗn * Quá trình kết tinh ñồng thời này của các chất ơ h N hợp eutecti ñược gọi là ‘Phản ứng eutecti’.

Thành phần hỗn y u hỗn hợp) và nhiệt ñộ hợp (tính theo tỷ lượng từng chất trong Q mñược gọi là ‘ðiểm eutecti’. è mà tại ñó xẩy ra phản ứng eutecti K y Phản ứng eutecti ñược biễu diễn Dạ như sau:

+ / m

o c . le

ogmột phản ứng bất biến, bởi vì nó diễn ra Loại phản ứng nàyolà G cân bằng nhiệt; một cách khác ñể xác ñịnh trong môi trường phản ứng này là năng lượng tự do Gibbs bằng không. Rõ ràng ñiều này có nghĩa là chất lỏng và hai dung dịch rắn cùng tồn tại ở cùng lúc và ở dạng cân bằng hóa học.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðể tìm ra ñược ‘ñiểm eutecti’ của một hỗn hợp nào ñấy ñòi hỏi phải nghiên cứu thực nghiệm, ñôi khi cần tới cả một công trình thực nghiêm rất công phu mới có nổi ñáp án thoả ñáng. n ơ Các phạm trù ‘ðiểm eutecti’ vàNh‘hỗn hợp y u eutecti’ có rất nhiều ví dụ và ứng dụng trong Q m è thực tiễn.

K y ạ bút bi, mực máy in Ví d : khi sản xuất mực D + / m phải biết pha chế sao ñể laser, nhà sản xuất o c . các chất tạo ora glemực hợp chung thành một o ‘hỗn hợp eutecti’ thì mực mới chảy thanh G thoát, ngay cả khi nhiệt ñộ môi trường nơi làm việc xuống thấp.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Từ xa xưa, khi chưa có tủ lạnh, con người ñã biết làm kem bằng cách trộn muối với nước.

Lý do kem (nước ñá) xuất hiện ñược là do hỗn hợp 23,3% muối (NaCl, tínhơntheo trọng h N lượng) với 77,7% nước (H2O) y là một hỗn hợp u Q m eutecti có nhiệt ñộ eutectiè rất thấp, tới -21,2˚C; K y ạ eutecti của hỗn hợp nói cách khác, tại ñiểm D + / m ta ñã tạo ra ñược nhiệt muối và nước, người o c . lexuất kem hoặc nước ñá. ñộ thấp ñể sản g o o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ở Châu Âu, khi tuyết rơi, người ta rắc muối dọc con ñường ở cổng nhà ñể tuyết gặp ñược muối, không ñóng thành băng cứng nữa mà trở thành nước và trôi ñi.

Trong ngành luyện kim, ñể tạo ñược hợp kim tốt, nhà n ơ của hợp kim luyện kim phải tìm ra ñược ñiểm eutecti h N thức phối liệu y cần sản xuất thì mới có ñược công u Q kim loại một cách hợp lý cho m sản phẩm hợp kim mà è K mình tạo ra. y ạ D tại ñiểm eutecti của hỗn Trong ngành khoáng vật/+học, m và H2O, các khoáng vật hợp các chất Si, Al,coK . e orthoclase (K(AlSi l 3O8)) và thạch anh (SiO2) sẽ xuất g o ñồng thời, tạo nên một kiến trúc kết hiện và kết tinh o G mật thiết giữa chúng, gọi là ‘kiến tinh ‘xuyên giao’ trúc granophyry’, mà cũng là một ví dụ rất mực ñộc ñáo và ñặc trưng về ‘ñiểm eutecti’ trong tự nhiên.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ÁP DỤNG QUI TẮC PHA

- Hệ một pha (vùng lỏng ): C = 2 - 1 + 1 = 2 (xét p =const), có nghĩa là có thể thay ñổi ñồng thời cả nhiệt ñộ và thành phần của các cấu tử trong n pha. một giới hạn xác ñịnh thì hệ vẫn là ơmột h N ytrừ ñiểm - Hệ hai pha (trong các vùng tô, u eutecti): C = 2 - 2 + 1 = 1,èm taQchỉ có thể thay ñổi Kphần của các cấu tử hoặc nhiệt ñộ hoặc thành y ạ D mà thôi. + / m o - Hệ ba pha: ñược biểu diễn ngay tại ñiểm c . gle C = 0, nghĩa là ñể tồn tại 3 pha eutecti E, lúc onày o lỏng - rắn AG - rắn B cùng tồn tại thì các thông số nhiệt ñộ và thành phần của các cấu tử chỉ có một giá trị duy nhất.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

XÂY DỰNG GIẢN ðỒ PHA ðể xây dựng giản ñồ pha về nguyên tắc ta chỉ xét vùng hai pha lỏng - rắn. Ở mỗi nhiệt n rắn rồi xác ñộ, ta cần tách tinh thể khỏi pha ơ h N y phần pha lỏng. ñịnh lượng pha rắn và thành u Q m è xác ñịnh nhiệt ñộ Phương pháp tổng quát K y ạ cân bằng giữa pha/+Dlỏng và pha rắn là m tích nhiệt, phương pháp o phương pháp phân c . e l g này chia làm o hai loại: phương pháp quan o G sát bằng mắt và phương pháp xây dựng ñường cong nhiệt ñộ - thời gian.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Ph ơng pháp quan sát b ng m t: theo cách này người ta làm nguội từ từ dung dịch trong suốt và ghi nhận nhiệt ñộ mà tại ñó xuất hiện tinh thể ñầu tiên, hay nhiệt hñộ ơn mà tại ñó yN Sau ñó lại từ dung dịch trong suốt bắt ñầuuñục.

Q m từ ñun nóng dung dịch vàè ghi nhận nhiệt ñộ K y mà dung dịch bắt ñầuDạtrong trở lại, tức là nhiệt + / ñộ mà tại ñó tinh othể m bắt ñầu tan trở lại. Nếu c . le thì sự chênh lệch giữa hai làm tốt thí nghiệm g o o 0C. sau ñó lập ñồ nhiệt ñộ không vượt quá 0,1 G thị nêu lên mối quan hệ phụ thuộc nhiệt ñộ bắt ñầu kết tinh từ dung dịch vào thành phần của dung dịch.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

* Ph ĆĄng phĂĄp xây d ng Ăą ng cong nhi t Ăą - th i gian: ùây lĂ phĆ°ĆĄng phĂĄp thĂ´ng d᝼ng nhẼt. PhĆ°ĆĄng phĂĄp nĂ y dáťąa trĂŞn yáşżu táť&#x2018; lĂ khi lĂ m nguáť&#x2122;i háť&#x2021;, trong háť&#x2021; khĂ´ng xảy ra biáşżn Ăąáť&#x2022;i gĂŹ nĂŞn nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; giảm váť&#x203A;i táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; khĂ´ng Ăąáť&#x2022;i.

Nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122;

n ĆĄ Nh

6 tB 1 t5 tA

2

3

4 5

t2 t4

tE

m è K y ấ

tA

+D / m

y u Q

5

2 4

o c . le

G

tB

g o o

(a)

tháť?i gian A

x2

xE x4 (b)

x5

B

HĂŹnh 4.8. Xây dáťąng giản Ăąáť&#x201C; trấng thĂĄi 4.8b háť&#x2021; hai cẼu táť­ dáťąa trĂŞn ùưáť?ng cong lĂ m nguáť&#x2122;i nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; - tháť?i gian 4.8a.

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.6. HỆ BA CẤU TỬ Trong thực tế, song song với hệ hai cấu tử, cũng thường gặp hệ ba và bốn cấu tử. Ta chỉ xét hệ ba cấu tử, phương trình trạng thái của hệ n lúc này chứa năm thông số và có dạng: ơ h N f(p, T, x1, x2, x3)uy.

Q Dĩ nhiên không thể lập ñược giản ñồ với các m Kè cho quá trình tiến biến số như vậy, nhưng ynếu ạ thì có thể lập ñược hành ở áp suất không+Dñổi, / giản ñồ không gian ba m chiều nêu lên mối quan o c . hệ phụ thuộc giữa nhiệt ñộ và nồng ñộ của các e l gngười ta dùng ba trục toạ ñộ, cấu tử. Khi ñó o o trong ñó vềGmặt hình học tiện lợi là chọn hai trục toạ ñộ tạo với nhau một góc 600 ñể biểu diễn nồng ñộ hai cấu tử, còn trục thứ ba vuông góc với hai trục ñó ñể biểu diễn nhiệt ñộ.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHƯƠNG PHÁP BIẺU DIỄN THÀNH PHẦN CỦA HỆ BA CẤU TỬ 100% A ðồ thị tam giác ñều có 5 tính chất quan trọng

www.daykemquynhon.ucoz.com

L

D G C

M

+D / m

K

.co

gle

o o G 100% B

I

E

m è K y ạ H

F

n ơ Nh

y u Q

E M R

N

100% C

Hình 4.9. ðồ thị tam giác ñều Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

GIẢN ðỒ KHÔNG GIAN HỆ BA CẤU TỬ Bi

Pb

Nhiệt ñộ →

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- BiE3EE1 vùng kết tinh của Bi; - PbE2EE3 vùng kết tinh của Pb; n - SnE1EE2 ơ vùng kết tinh của Sn;

E3 Sn E1 E2

+D / m

E e3

Bi

nh

o c . le

og

o Ge Th à

e1 ph

ần

e2 →

-Tại E tfus=960C và hỗn hợp có 52% Bi, 33% Pb và 15% Sn.

Sn

Hình 4.10. Giản ñồ trạng thái không gian hệ ba cấu tử tạo thành hỗn hợp eutecti

h N ychiếu của ba ñường EE1, EE2 Hình u vàQEE3 xuống ñáy của hình lăng trụ m è cho các ñường ee1, ee2 và ee3 K ạy chia tam giác thành ba vùng kết tinh của Bi, Pb và Sn.

Pb

Áp dụng qui tắc pha: -Hệ hai pha có một cấu tử cân bằng với hỗn hợp lỏng: BiE3EE1; PbE2EE3 hoặc SnE1EE2 là: C = 3 - 2 + 1 = 2 -Tai ñiểm eutecti E hỗn hợp lỏng cân bằng với các tinh thể của ba cấu tử và hệ gồm bốn pha (ba pha tinh thể và một pha lỏng), nên C = 3 - 4 + 1= 0, hệ bất biến.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.7. CÂN BẰNG LỎNG - LỎNG HỆ HAI CẤU TỬ Hệ lỏng - lỏng hai cấu tử có thể là: 1. Hệ hai cấu tử hoàn toàn không htan ơn lẫn trong yN cùng bé): nhau (hoặc tan lẫn trong nhau uvô Q m nước - dầu hoả, nước - thuỷKèngân, benzen - nước, ạy diunfuacacbon - nước,D... + / mlẫn có giới hạn trong nhau 2. Hệ hai cấu tử tan o c . le (tan một phầnogtrong nhau): nước-anilin, nướco phenol, rượu G metylic - n.hecxan, nước- butanol,...

3. Hệ hai cấu tử hoàn toàn tan lẫn trong nhau như trường hợp dung dịch.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

♣ Gi n ñ tr ng thái cân b ng l"ng - l"ng: Xét hệ gồm hai chất lỏng tan có giới hạn trong nhau, như hệ nước - anilin. ở p, T = const, hệ ñạt trạng thái cân bằng ñộng, và ñược phân thành hai lớp, và có thể ñược tách ra bằng phương pháp gạn n ơhai lớp cho h thông thường. Phân tích thành phần N y thấy mỗi lớp chứa cả hai cấu tử unhưng với lượng Q m hoặc anilin vào rồi khác nhau. Nếu thêm tiếp nước, è K thành phần của các lắc tiếp ñến ñạt cân bằngạythì cấu tử trong hai lớp vẫn +Dkhông thay ñổi. / mbên ngoài áp suất hay nhiệt o Sự thay ñổi ñiều kiện c . le thành phần các lớp ở cân bằng. ñộ sẽ làm thay ñổi g o nhiệt ñộ thì tăng ñộ hoà tan của o Nói chung, tăng G các chất lỏng, và tăng nhiệt ñộ có thể dẫn tới sự tan hoàn toàn của các chất lỏng vào nhau. Nhiệt ñộ mà tại ñó có sự tan lẫn hoàn toàn các chất lỏng (cấu tử) vào nhau gọi là nhi t ñ t!i h n (ñối với hệ nước - anilin là 1670C).

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Quá trình tách chỉ ñược thực hiện trong vùng hai pha (tô ñậm trong ñường cân bằng)

t(0C) 167

a

www.daykemquynhon.ucoz.com

e

p1 H2O

3% anilin

f

Qui tắc ñòn bẩy cho phép ta xác ñịnh thành phần của toàn bộ hệ và thành phần các pha khi hệ ở cân bằng: : a = e + f, và ba ñiểm e, a, f cùng nằm trên n một ñường thẳng, và ơ theo qui tắc ñòn hbẩy, ta có:

N y u

+D / m

Qluong pha f m è luong pha e K ạy

o c . pe 2 l og

p

o G

___

=

ea ___

af

=

p − p1 p2 − p

___

p − p1 luong pha f ea = ___ = luong hon hop a p 2 − p1 ef

5% nước C6H5NH2

Hình 4.11. Giản ñồ trạng thái của hệ nước - anilin

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.8. CÂN BẰNG LỎNG - HƠI HỆ HAI CẤU TỬ ♣ Hai ch t l"ng tan l#n hoàn toàn vàn t o thành ơ h dung d ch lý t ng: N bh y p y i* = i xi Qu Theo ñịnh Raoult và Dalton, tamcó: P è và P = p1 + p2 hay P =ạpy1bhKx1 + p 2bh (1 − x1 ) D + bh / Suy ra: p1 x * m y = bhco bh ple1 . x + p 2 (1 − x) g p1bh o o bay hơi tương ñối của cấu tử 1 Gọi α = p 2bh làGñộ trong hỗn hợp ( p1bh > p 2bh ), khi ñó ta có: y* =

αx 1 + x(α − 1)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CÁC D$NG ð% TH& CÂN B'NG L(NG - H I C-A H. 2 C/U T0

ð th x-p P t = const

m è K y ạ

P = pA + pB

+D / m

bh B

P

n ơ Nh

y u Q

PAbh

p A = x A PAbh

o c . le

G

g o o

p B = x B PBbh (B)

(A) x

Hình 4.12. Quan hệ p-x Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ð th t - x, y t(oC)

t(oC) P=const

tsB

ñường ngưng tụ hơi

t1

t3

lỏng+hơi ñường sôi

lỏng (B)

x1

+D / m

o c . le

G

n ơ Nh H

g o o

y1

Hình 4.13. Quan hệ t – x, y

m è K y ạ t2

y u Q F

t1

G

C

tsA (A)x,y

E

x3

x2

x1

D

y2

Hình 4.14. Quá trình bay hơi

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

y1 x,y

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

t(0C)

tách ñ c b ng ch ng luy n

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G x2

g o o

x1

y2

xA

y4

x3

x4

x,y

Hình 4.15. Quan hệ t-x,y của hệ có ñiểm ñẳng phí ở áp suất cực ñại (nhiệt ñộ cực tiểu) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ð th y-x y P,T=const y

n ơ Nh

y* = f(x)

+D / m

y’

m è K y ạ

y u Q

y=x

o c . le

G

g o o

x*

x

x

Hình 4.16. Quan hệ y-x Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2122;Ł H1n h p hai ch t l"ng t o thĂ nh dung d ch th c: phĆ°ĆĄng trĂŹnh Raoult cĂł tháť&#x192; ùưᝣc viáşżt dĆ°áť&#x203A;i dấng sau: p = Îł .x.P bh hay p i = ahi .ĆĄPnbh N y u Háť&#x2014;n hᝣp tháťąc: Q m è â&#x2020;&#x2019; EA-B < EA-A ( EấB-B (a>1) yK): D + / â&#x2020;&#x2019; EA-B > EA-A ( E ): (a<1) m B-B o c . leĂąiáť&#x192;m Ăąáşłng phĂ­ vĂ piâ&#x2020;&#x2019;max â&#x2020;&#x2019; Táť&#x201C;n tấi g o o â&#x2020;&#x2019; Táť&#x201C;nG tấi Ăąiáť&#x192;m Ăąáşłng phĂ­ vĂ p â&#x2020;&#x2019;min i

â&#x2020;&#x2019; Tan lẍn máť&#x2122;t phần vĂ o nhau â&#x2020;&#x2019; HoĂ n toĂ n khĂ´ng tan vĂ o nhau NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

p

y p,t = const

t = const

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

(B)

G

g o o

x (A)

x

Hình 4.17. ðồ thị p - x và y - x trong trường sai lệch dương so với ñịnh luật Raoult

Hệ: CH3OCH3-CS2; C6H6-CH3OCH3; H2O-CH3OH; ...

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

p

y

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

o c . le

G

g o o

m è K y ạ

y u Q

x

x

Hình 4.18. ðồ thị p - x và y - x trong trường sai lệch âm so với ñịnh luật Raoult

Hệ: CH3COOH-C5H5N (piridin); H2O-HCl; ...

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

t

p

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

x

Hình 4.19. Hệ tồn tại ñiểm ñẳng phí và pi→max

Hệ: C2H5OH-H2O; CH3OH-CHCl3;...

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

x

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

p

t

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

x Hình 4.20. Hệ tồn tại ñiểm ñẳng phí và pi→min

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

x

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

♣ ð nh lu t Konovalov và h qu : Xét hệ dung dịch lý tưởng gồm hai cấu tử A và B, trong ñó A là cấu tử dễ bay hơi, B cấu tử khó bh bh P > P > P bay hơi ( A pha hơi B ) ở cân bằng với n ơ h của chúng. Theo ñịnh luật Raoult N - Dalton ta có: y bh PAbh Pu Q B yA = xA ; y B =èxm B P P K y y A x A PAbh Dạ x A = =α + bh / y B xBm xB PB Hay: o c . e lbiểu Biểu thức trên là thức toán học của ñịnh luật g o o Konovalov,Gñịnh luật này là cơ sở lý thuyết của quá trình chưng cất.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Từ biểu thức Konovalov rút ra các hệ quả sau: 1/ Thành phần của pha hơi cân bằng ñồng biến với thành phần của pha lỏng. Nghĩa là, khi tăng thành phần của cấu tử dễ bay hơi (hay cấu tử n ơ h bất kì) trong pha lỏng thì thành phần N của nó y trong pha hơi cũng tăng lên. Qu m è 2/ Thành phần của cấu ạtử yKdễ bay hơi (có áp +D ñộ sôi thấp) trong pha suất hơi lớn hay có nhiệt / m o hơi lớn hơn thành phần của nó trong pha lỏng. c . le bh g P o Ta dễ dàng chứng minh ñiều này: α = A > 1 o G PBbh yA xA ⇒ > ⇒ yA > xA (1 − y A ) (1 − x A ) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

4.9. NHᝎNG TĂ?NH CHẤT KáşžT HᝢP (COLLIGATIVE PROPERTIES) CᝌA DUNG Dáť&#x160;CH

TĂ­nh chẼt káşżt hᝣp ùưᝣc sáť­ d᝼ng Ăąáť&#x192; xĂĄc Ăąáť&#x2039;nh thĂ nh phần cᝧa chẼt tan.hNhᝯng tĂ­nh ĆĄn yN lĂ lĂ˝ tĆ°áť&#x;ng chẼt nĂ y ùòi háť?i dung dáť&#x2039;ch uphải Q m hoạc dung dáť&#x2039;ch vĂ´ cĂšng è loĂŁng.

K y ấ â&#x2122;Ł S hoĂ tan r n vĂ /+DkhĂ­ trong l"ng: m o c . khĂ­ vĂ o trong láť?ng ph᝼ Sáťą hoĂ tan rắn vĂ e l g thuáť&#x2122;c vĂ oGbản oo chẼt cᝧa chẼt tan, dung mĂ´i, ĂĄp suẼt p cᝧa khĂ­ trĂŞn láť?ng, nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; T vĂ náť&#x201C;ng Ăąáť&#x2122; cᝧa cĂĄc chẼt tan khĂĄc.

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Xét về bản chất của chất tan và dung môi, thì ta có qui luật ñơn giản: chất phân cực thì dễ hoà tan trong dung môi phân cực và n ơ ngược lại. Ví dụ chất khí HClNh(phân cực) y u Q môi phân dễ hoà tan trong H2O (dung m è K cực), kim loại trong kim y loại, phi kim trong ạ D etxăng, .. Áp suất ít phi kim loại, dầu mtrong /+ o c . ảnh hưởng ñến sự hoà tan của rắn trong e l g o o lỏng.

G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ Ảnh hưởng của áp suất tới sự hoà tan khí trong lỏng: Ảnh hưởng của áp suất tới sự hoà tan khí trong lỏng p i = K H .xi tuân theo ñịnh luật Henry: n ơ → Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tới ñộ hoà tan và phương h N y u trình Schreder: Q m è Giả sử có cấu tử i (khí hoặc Krắn) hoà tan trong lỏng. y Dạ thái cân bằng của dung Phương trình biểu diễn/+trạng m rắn ñược viết như sau: dịch bão hoà khí hoặc o c . e l g i (khí hoặc rắn) ⇔ i (lỏng) ∆Hhoà tan o o G bằng: ta có hằng số cân x (trongdd ) K= i xi (ran, khi) = 1

theo phương trình ñẳng áp Van'Hoff:

d ln K d ln xi ∆H ht = = dT dT RT 2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Quá trình hoà tan bao gồm hai quá trình nối tiếp nhau: - nóng chảy chất rắn (hoặc ngưng tụ khí) và - trộn lẫn hai chất lỏng. n • ðối với chất khí: ∆H ht = ∆H ngtu + ∆H tronlan ơ h N • ðối với chất rắn: ∆H ht = ∆H nongchayQ+u∆yH tronlan m è Nếu dung dịch lý tưởng thì ∆H = 0, do ñó: trộn lẫn K y d ln xi Dạ Li += 2 / m dT RT o c . le g o gọi là phương trình Schreder. Nếu Phương trình trên o G trong khoảng nhiệt ñộ nhất ñịnh mà Li = const thì: xi

Li ∫x =1d ln xi = R i

Li  1 1  dT ∫T T 2 ⇒ ln xi = R  T0 − T  0 T

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

♣ ð gi m áp su t hơi bão hoà c a dung môi trên dung d ch: ðối với dung dịch loãng, áp dụng ñịnh luật Raoult cho dung môi: p1 = p1bh x1 = p1bh (1 − x 2 ) n ơ h N p1bh − p1 y ⇒ x2 = u Q p1bh m è K y tan: trong trường hợp có nhiềuDạchất p1 = p1bh x1 = p1bh [1 −/(+x 2 + x3 + ... + x n ] m o bh p1 − p1 e.c l= ∑ x i ⇒ bh g p1oo i ≠1 ðộ giảm tươngG ñối áp suất hơi bão hoà của dung môi trên một dung dịch bằng nồng ñộ phần mol của chất tan trong dung dịch. ðộ giảm càng lớn khi nồng ñộ của chất tan càng lớn.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

♣ ð gi m ñi m ñông ñ c (hay k t tinh) và ñ tăng ñi m sôi c a dung d ch: Ví dụ, nếu ta có dung môi nguyên chất khởi ñầu ñiểm sôi ở áp suất p1= 1atm, khi thêm vào nmột chất tan ơ h không bay hơi thì áp suất hơi sẽ ybé N hơn và hỗn hợp u ñể ñưa hỗn hợp sẽ không ở trạng thái sôi nữa. Q Vậy m è quay lại ñiểm sôi cần phảiytăng nhiệt ñộ. Do vây, K ạ D ñiểm sôi của dung dịch + cao hơn ñiểm sôi của dung / mmột cách khác, nhiệt ñộ sôi o môi nguyên chất. Nói c . của dung dịch oluôn gle luôn lớn hơn nhiệt ñộ sôi của o G dung môi ở cùng một áp suất. ðiều này ñược giải thích theo ñịnh luật Raoult như sau: p1bh − p1 n 2 x2 = = bh n1 p1 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

P

+D / m

m è K y ạ

y u Q

p=

P0

f(t)

n ơ Nh

(t) =f 0

p

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

o c . le

P

G

g o o

ts(dm)

ts(dd)

t

Hình 4.21. Mối qua hệ giữa nhiệt ñộ sôi và áp suất hơi

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trường hợp chất tan không bay hơi hoặc không kết tinh thì phương trình Schreder viết cho dung môi như sau: ln x = L  1 − 1  hay ln(1 − x ) = L1  T − T0  2 R  T T  R  TT0  n ơ h xn 2 3 N x x vì x2 nhỏ nên: ln(1 − x) = − x − − uy− ...... − ≈ − x 2 mQ3 n è K y ạ Trường hợp xét trên một+phạm vi nhiệt ñộ bé: D / 2 m 2 RT ∆T = T - T0 bé thì T.T.c0o ≅ T0 , suy ra: ∆T = − 0 x 2 e l L1 g o o G Ta có thể biến ñổi phương trình trên theo dạng sau: 1

1

0

 RT02 M 1  ∆T = −  m2  L1 1000  Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Nếu quá trình sôi (tăng ñiểm sôi), ta có:  RT02 M 1  (vì Li = Lngtụ <0) ∆T =  m2  ∆H 1,vap 1000 

n của dung Phương pháp dựa trên ñộ tăng ñiểmhơsôi Nmôi nguyên y dịch so với nhiệt ñộ sôi của dung u Q chất ñược gọi là ph ơng pháp m nghi m sôi è K y (nghiệm phí) ạ D + / • Nếu quá trình ñông mñặc (giảm ñiểm ñông ñặc), o c 2 .  ta có: (vì Li = Lfus >0) RT M1  e l 0 ∆To=g−  m2 ∆H 1, fus 1000  o   G Phương pháp dựa trên ñộ giảm nhiệt ñộ kết tinh của dung môi nguyên chất ñược gọi là ph ơng pháp nghi m l nh (nghiệm hàn).

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Chương 5:

Cơ sở nhiệt ñộng của hệ oxi hoá khử 1.1.Thế ñiện hoá và cân bằng trên ranh giới pha ñiện cực/dung dịch ___

µ

i

 ___  ∂ G =   ∂ni 

+ / m

n ơ Nh

 y  u  mQ è K p , T , n j ≠ i

(1)

y ạ D

Trong ñó là năng lượng tự do Gibbs ñiện hoá của o c . le hệ có biểu thức vi phân như sau: g o ___

o G

d G = Vdp − SdT + ∑ µi dni + F ∑ Z iφdni (2) i

i

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Từ (1) và (2) suy ra mối quan hệ giữa thế ñiện hoá và thế hoá học: n ơ Nh

___

µi = µi + Zi Fφ y u Q m è K y ạ

F: là hằng số Faraday; D mang ñiện i Zi: là ñiện tích của phần/+tử m o c . φ: ñiện thế tại ñiểm ñặt phần tử mang ñiện i. e l g o o (Thế ñiện hóa ñược G E.A.Guggenheim ñưa vào hóa học năm 1929 ñể mô tả trạng thái cân bằng trên ranh giới pha)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi nghiên cứu sự chuyển chất trên ranh giới pha, cần phải làm rõ các ñại lượng thuộc về pha nào, ví dụ pha α, ta có: ___

µ iα = µ iα + Z i F φ α

n ơ Nh

y tính sau ñây: u Thế ñiện hoá có những thuộc Q m è ñiện thì: µ = µ K • ðối với chất không mang y ạ D α 0α α + / • ðối với mọi cấu tử i: µ i = µ i + RT ln a i m o c . α α e l • ðối với pha nguyên chất: µ µ = g o o G electron trong kim loại có thể bỏ • ðối với các ___ qua số hạng hoạt ñộ electron: µ eα = µ e0α − Fφ α ___

α

α

i

i

___ i

0 i

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Khi hai pha α và β ñều chứa cấu tử i, ở trạng ___ ___ thái cân bằng thì: µ iα = µ iβ 1.2. Hiệu thế giữa hai pha: Một cách tổng quát khi có sự dịch n chuyển của ơ Nh µ > µ cấu tử i từ pha α sang pha βuythì Q m và hiệu thế giữa chúng Kñược xác ñịnh bởi è y ___ ___ ạ biểu thức: µ α − µ β = ( µ+Dα − µ β ) + Z F (φ α − φ β ) i i i i i i i / m o Hiệu thế giữa hai pha chỉ ñược xác ñịnh khi c . le g hai pha có cùng o thành phần hoá học, nghĩa là: o G µiα − µiβ = 0 ___

___

α

β

i

i

___

Vậy, hiệu thế giữa hai pha:

φ iα − φ iβ =

___

µ iα − µ iβ ZiF

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.3. Vận dụng khái niệm về thế ñiện hoá ñể xét cân bằng ñiện hoá trên một số ranh giới pha: * Cân bằng giữa hai kim loại M1 và M 2 tiếp xúc n ơ µ −µ h nhau: φ −φ = N y F u Q * Cân bằng giữa kim loại M èvà m dung dịch S có K − µ µ Z+ y chứa ion kim loại M : D∆ạφ = φ − φ = Z F + / m vào hoạt ñộ của ion kim thế Galvani phụ thuộc o c . le do ñó: ∆φ = ∆φ 0 + RT ln a loại trong dung dịch, g o + M o Z F G * Cân bằng pha giữa ñiện cực khí và kim loại trơ: f RT f RT ± G /G2/Pt: ∆φ = ∆φ − F ln a hoặc ∆φ = ∆φ + F ln a * Cân bằng pha kim loại/hợp chất khó tan/ion M1

M2

e

M1

e

M2

M

S

S M

M M

Z +

Z +

+

Z+

0

1/ 2 G2 G+

0

1/ 2 G2 G−

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

X- / MX,M hay X- / MX / M Pha rắn là kim loại M, phủ muối khó tan của kim loại ñó (MX), nhúng trong dung dịch chứa anion X-. Ví dụ n này ñược ñiện cực clorua/ clorua bạc, bạc. ðiệnơcực h N coi như một hệ có hai ranh giới pha: y u -Một là giữa ñiện cực kim loạièm vàQ ion kim loại trong K muối khó tan: M+ + e ⇔ạyM D + / - Hai là giữa anion X- m trong dung dịch và những o c + + X. anion X- trong muối khó tan: MX ⇔ M e l g o o Tổ hợp hai cân bằng: MX + e ⇔ M + X G

RT ∆ φ = ∆φ − ln a X F 0

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Cân bằng pha giữa hai dung dịch ngăn cách bởi màng bán thấm cho một dạng ion:

www.daykemquynhon.ucoz.com

RT a M + ( β ) ∆φ = ln F a M + (α )

+D / m

m è K y ạ

n ơ Nh

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.4. Pin ñiện: sức ñiện ñộng và thế ñiện cực • Pin ñiện ñơn giản nhất là pin ñiện có một dung dịch ñiện phân chung cho cả hai ñiện cực.

• ðối với pin ñiện người ta có thể ño n hiệu thế ơ Nh trường hợp giữa hai ñầu của ñiện cực. Cóuyhai xảy ra khi ño hiệu thế này:èmQ K y ạ thông ở mạch ngoài + ðo khi có dòng ñiện+Dlưu / mquá trình ño, ở mạch trong của pin ñiện. Trong o c . leứng ñiện cực, làm thay ñổi xảy ra các phản g o o nồng ñộ cácGchất tham gia phản ứng. Khi các phản ứng ñạt cân bằng thì dòng ñiện cũng bị triệt tiêu (pin hết ñiện) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

+ ðo khi thành phần của pin không ñổi, tức tiến hành ño khi không có dòng ñiện lưu thông trong mạch (dùng volt kế ñiện tử). Hiệu thế ño ñược n ơ h ở hai ñầu ñiện cực ñược gọi làyNsức ñiện ñộng u Q của pin ñiện, kí hiệu chữ E.m è K • Qui ước dấu cua sức Dñiện ạy ñộng: + / m- φ- > 0 E=φ o + c . le g • Mối quan hệ sññ o và năng lượng Gibbs: o G ∆G = -nFE Ta cũng có: ∆G0 = -nFE0 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Qui ước viết sơ ñồ pin ñiện Pin ñiện là một hệ ñiện hoá cho phép biến ñổi năng lượng của phản ứng hoá học trên các cực thành ñiện năng. Pin ñiện hìnhn thành từ sự ơ h ghép hai nửa pin; mỗi nữa pinylà N một ñiện cực. u Q Phản ứng hoá học trong pin là tổ hợp hai nửa m è K y phản ứng mà mỗi nửaạphản ứng là một phản D + / ứng ñiện cực.Từ ñây ta có phản ứng anốt m o c . (phản ứng oxy ghoá) và phản ứng catốt (phản le ứng khử). Goo ðể biểu thị một pin ñiện, người ta sử dụng một sơ ñồ mạch theo ñó ranh giới giữa Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hai pha: rắn và dung dịch ñược biểu thị bằng một vạch dọc; ranh giới hai pha: rắn kim loai và hợp chất khó tan ñược biểu thị bằng dấu phẩy; ranh giới hai dung dịch qua ñó có sự tải ion n ơ h chấm, ñươc biểu thị bằng một vạch chấm N y u trường hợp thế khuyếch tánQñược loại trừ ở m è K xúc nhau dùng hai ranh giới hai dung dịch tiếp y ạ D + vạch dọc. / m o c .

Ví dụ: Zn| ZnSO (a)|| CuSO (a)| Cu e l 4 4 g o o Pin nồng ñộ có G tải ion: Ag,AgCl | HCl(a)￤HCl(a)| AgCl,Ag

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.5. Sức ñiện ñộng với phương trình Nernst Xét sơ ñồ pin: M| Mn+|| Nn+| N Nửa phản ứng bên phải: Nn+ + ne ⇔ N Nửa phản ứng bên trái: M ⇔ Mn+hơ+n ne N y n+ n+ u Phản ứng tổng: M+N ⇔ N + M Q m è một cách thuận K Phản ứng này tự diễn biến y ạ +D pin nên: nghịch nhiệt ñộng trong / m o c . ∆G = -nFE e l g o o Áp dụng phương trình Van’tHoff vào phản ứng G trong pin: a .a 0

∆G = ∆G + RT ln

M n+

N

a N n + .a M

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Thay vào ta có:

a M n + .a N RT ln E =E − nF a N n + .a M 0

E0: hiệu thế hai ñiện cực chuẩn n Nernst 1.6. Thế ñiện cực với phương trình ơ h N y Thế ñiện cực tuyệt ñối khôngQuphải là ñại lượng m è thực nghiệm, chỉ có thể yño K ñược thế ñiện cực Dạ cực qui chiếu nào ñó tương ñối so với một/+ñiện m o (gọi là ñiện cực so sánh).Ví dụ, dùng ñiện cực c . le g chuẩn hydro: oo G Pt,H2(P = 1)/H+(aH+) với ϕ 0 + =0 H / H2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Sơ ñồ pin ñể ño thế ñiện cực nghiên cứu: Pt,H2(P = 1)|H+(aH+=1)||Mn+|M a RT E = ϕ = ϕ + ln Thế ñiện cực: nF a 1.7. Qui ước quốc tế về dấu và cáchnviết sơ ñồ ơ h ñiên cực, pin N y u Q • ði n c c: m è K y ạ Red Ox + ne ⇔ D + / a RT Phương trình Nernst:com ϕ Ox / Re d = ϕ 0 + ln Ox . nF a Re d e l g • Pin ñi n: o o G Anốt của pin (cực âm) ñặt ở bên trái sơ ñồ pin; catốt (cực dương) ñặt ở bên phải. Với cách viết này phản ứng trong pin là tự diễn biến và ứng với sự giảm năng lượng Gibbs: 0

M

n+

/ M

M

M n+ /M

n+

M

Ox / Re d

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

∆G = -nFE với ∆G <0 thì E>0 và E = φ+ - φ- > 0 Nghĩa là: φ+ > φn Ví dụ: cho hai ñiện cực sau: ơ h N HCl(m)|H2(1atm),Pt Quy m è và HCl(m)|AgCl,AgyK ạ 0 D + Hãy: 1. Viết sơ ñồ pin,m/biết ϕ HCl / AgCl, Ag = 0,222V o c . e 2. Viết phảnglứng xảy ra trên các cực và o o trong pin G 3. Tính s.ñ.ñ của pin khi m =0,01

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1.8.Các loại ñiện cực Phân loại ñiện cực là dựa vào bản chất hoá học của chất oxy hoá và khử tham gia vào quá trình ñiện cực. Do ñó, có các loại ñiện cực: loại một, n ơ h loại hai, loại ba, ñiện cực oxi hoá khử Redox.

N y u Q hoá ở ñó dạng • ði n c c lo i 1: là một hệèmñiện K y oxy hoá và dạng khử của ạ cùng một chất ñiện D + / cực nằm ở hai phaomtiếp xúc nhau. c . le Ví dụ: Ag+/Ag g o aAg o RT 0 G Ag+ + e ⇔ Ag và ϕ Ag / Ag = ϕAg / Ag + ln +

+

+

F

aAg

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• ði n c c lo i 2: có dạng sơ ñồ tổng quát: An-/MA,M Phản ứng: MA + ne ⇔ M + Ana MA n Phương Nernst: ϕ A / MA,M = ϕ A0 / MA,M + hRT ơ ln nF a M a A N y u Hay: Q n−

n−

n-

RT 0m è ϕ A / MA , M = Kϕ A / MA , M − ln a A y nF ạ D + / Những ñiện cực loại 2 phổ biến nhất là ñiện m o c . cực bạc, clorua lbạc; ñiện cực clomel; ñiện cực e g o o thuỷ ngân oxyt G … n−

n−

n-

- ðiện cực Cl-/AgCl,Ag: AgCl + e ⇔ Ag + Cl-

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- ðiện cực calomel Cl-/Hg2Cl2,Hg: Hg2Cl2 + 2e ⇔ 2Hg + 2Cl- ðiện cực thuỷ ngân oxyt OH-/HgO,Hg: n ơ h N HgO + 2e + H2O ⇔ Hg + 2OH y u Q m • ði n c c khí: ñó là một nửa pin gồm một kim è K y loại trơ, thường là Pt +hoặc Dạ Pt ñược Pt hoá tiếp / m và dung dịch chứa ion của xúc ñồng thời với ckhí o . e l khí ñó. g o o G H+/H ,Pt - ðiện cực hydro 2 H+ + e ⇔ 1/2H2 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- ðiện cực oxy OH-/O2,Pt: O2 + 2H2O + 4e ⇔ 4OH- ðiện cực clo Cl-/Cl2,Pt: n Cl2 + 2e ⇔ 2Clơ h N y u

+D / m

Q m è K ạy

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Chương 2: ðộng học các quá trình ñiện cực 2.1.ð ng h c quá trình ñi n c c ñ n gi n không kèm theo h p ph v t lí và hóa h c: •S phân c c: n ơ h N y cực có ñiện Chúng ta xét một pin gồm hai ñiện u Qϕ cb cb ϕ m thế ñiện cực cân bằng anốtKèlà a và catốt là c . y ạ Dung dịch chất ñiện giải Dgiữa hai cực có ñiện trở + / mvới nhau (giả thiết ñiện trở là R. Nối hai ñiện cực o c . e l0), g mạch ngoài bằng ño cường ñộ dòng ñiện phát o o G ta thấy I’ nhỏ hơn giá trị cường sinh trong mạch, ñộ tính theo ñịnh luật ohm: I '≤

ϕ ccb − ϕ acb R

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Thực tế R ≈ const , nên I’ nhỏ hơn giá trị tính theo ñịnh luật ohm chỉ có thể do tử số giảm mà thôi.

Thực vậy, nếu chúng ta ño các ñiện thế ñiện i i ϕ cực ϕa và c khi mạch có dòng ñiện ñi qua thì n i i ơ ϕ h thấy ϕ c trở nên âm hơn và a trởNnên dương hơn y u Q cực ñiện cực, gọi Hiện tượng ñó gọi là sự phân m è K y diễn bằng công tắt là s phân c c và biễu ạ D + / thức sau: ∆ ϕ m= ϕ i − ϕ cb o c . levà an t: • Quá trình cat t g o o G - Quá trình catốt là quá trình khử ñiện hóa, trong ñó các phần tử phản ứng nhận ñiện tử từ ñiện cực.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Quá trình anốt là quá trình oxy hóa ñiện hóa, trong ñó các phần tử phản ứng nhường ñiện tử cho ñiện cực.

- Catốt là ñiện cực trên ñó xảy ra q.trình khử n ơ h - Anốt là ñiện cực trên ñó xảyura yN q.t oxy hóa.

Q m • Nguyên nhân gây nên s phân c c: è K y - Chậm phóng ñiện /+Dạ m o c - Chậm loại vỏ hydrat của ion . e l g o kim loại trên bề mặt o - Chậm kết tinh G - Chậm khuyếch tán chất phản ứng - Chậm kết hợp nguyên tử thành phân tử .....

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x20AC;˘ PhĆ° ng trĂŹnh c a ùư ng cong phân c c: XĂŠt quĂĄ trĂŹnh Ăąiáť&#x2021;n cáťąc ùƥn giản cĂł hai phần táť­ hòa tan tham gia: Ox + ne â&#x2021;&#x201D; R ' C - máş­t Ăąáť&#x2122; dòng anáť&#x2018;t: i a = i 0 R exp  Îąn nF Ρ  CR

ƥ RT  h N

y u Q'

CO m - Máş­t Ăąáť&#x2122; dòng catáť&#x2018;t: â&#x2C6;&#x2019; ic =Kèi0 expâ&#x2C6;&#x2019; (1 â&#x2C6;&#x2019; Îą )nFΡ  RT y CO   ấ +D / m o c - Máş­t Ăąáť&#x2122; dòng táť&#x2022;ng: i = i + i . total a c e l g o o G' ' C R  C â&#x2C6;&#x2019; nF ( 1 Îą ) Ρ nF Îą Ρ     O Hay:

itotal = i0  exp â&#x2C6;&#x2019; expâ&#x2C6;&#x2019;   RT  CO  C R

RT

 

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Khi khuyáşżch tĂĄn nhanh: i total

  (1 â&#x2C6;&#x2019; Îą ) nF Ρ    Îą nF Ρ  â&#x2C6;&#x2019; exp  â&#x2C6;&#x2019; = i 0  exp     RT RT     

PhĆ°ĆĄng trĂŞn ùưᝣc gáť?i lĂ phĆ°ĆĄng trĂŹnh Butler-Volmer n ĆĄ h â&#x20AC;˘ TĂ­nh ch t c a ùư ng cong phân c c: N y 1 u 1 Q Ρ << hay - Khi quĂĄ tháşż bĂŠ: m (1 â&#x2C6;&#x2019; Îą ) nf Îą nf è i K Ρ= y ta cĂł: ấ1 nfi D 1 + Ρ >> hay / - Khi quĂĄ tháşż láť&#x203A;n: Îą nf m (1 â&#x2C6;&#x2019; Îą ) nf o c ic . a/ Khi quĂĄ trĂŹnh catáť&#x2018;t Ρ c = â&#x2C6;&#x2019; β c log le lĂ chᝧ yáşżu: g i o ia 0 o b/ Khi quĂĄ trĂŹnh Ρ a = β a log G anáť&#x2018;t lĂ chᝧ yáşżu: i0 Váť&#x203A;i: 0

βc =

2.303 2.303 RT = (1 â&#x2C6;&#x2019; Îą ) nf (1 â&#x2C6;&#x2019; Îą ) nF

βa =

2.303 2.303RT = Îąnf ÎąnF

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Táť&#x2022;ng quĂĄt:

Ρ = ¹ β log

i i0

2.2. Ă°áť&#x2122;ng háť?c quĂĄ trĂŹnh khuyáşżch tĂĄn: n ĆĄ h c c: â&#x20AC;˘ Ă° c Ăąi m c a ùư ng cong phân N y u Khi máş­t Ăąáť&#x2122; dòng Ăąiáť&#x2021;n láť&#x203A;n è(táť&#x2018;c mQ Ăąáť&#x2122; phản ᝊng Ăąiáť&#x2021;n K y cáťąc láť&#x203A;n) thĂŹ sáťą khuyáşżch ấ tĂĄn cĂĄc phần táť­ phản D + / ᝊng Ăąáşżn Ăąiáť&#x2021;n cáťąc ocĂł m tháť&#x192; khĂ´ng ùᝧ láť&#x203A;n vĂ toĂ n c . le cáťąc báť&#x2039; kháť&#x2018;ng cháşż báť&#x;i khuyáşżch báť&#x2122; quĂĄ trĂŹnh Ăąiáť&#x2021;n g o o tĂĄn. Khi Ẽy dĂš G tÄ&#x192;ng Ăąiáť&#x2021;n tháşż thĂŹ quĂĄ trĂŹnh cĹŠng khĂ´ng tháť&#x192; tÄ&#x192;ng nhanh ùưᝣc. Ta lẼy quĂĄ trĂŹnh catáť&#x2018;t lĂ m vĂ­ d᝼ (HĂŹnh 2.1): NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

-|ic|

-|ic|

III

n ơ Nh

II

+D / m

o c . le

I

φcb

m è K y ạ

G

g o o

-φ

ϕ Icb

y u Q

II i gh

I i gh

ϕ IIcb

-φ

Hình 2.1. ðường cong phân cực khi có sự phóng ñiện ñồng thời của các ion Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• T c ñ khuy ch tán: dm ∆C D(C * − C ) Theo ñịnh luật Fick 1, ta có: dt = D δ = δ Khi phản ứng thì một mol chất phản ứng trao ñổi với ñiện cực một ñiện lượng là nZF. Do ñó, ơ Nh là: mật ñộ dòng ñiện khuyếch tánuysẽ Q m dm DK(èC * − C ) i kt = ZF = ZFạy δ dt D + / m o Nếu tốc ñộ ñiệnlecực .c ñủ lớn thì C = 0 và ikt sẽ g o tiến tới igh (giới hạn): o G

i gh = ZF

D

δ

C*

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Ă? nghÄŠa c a t c Ăą gi i h n: - Táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; giáť&#x203A;i hấn khĂ´ng thay Ăąáť&#x2022;i khi thay Ăąáť&#x2022;i Ăąiáť&#x2021;n tháşż Ăąiáť&#x2021;n cáťąc.

- Táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; giáť&#x203A;i hấn ph᝼ thuáť&#x2122;c vĂ o náť&#x201C;ng n Ăąáť&#x2122; chẼt ĆĄ h N phản ᝊng. y u Q m - Máş­t Ăąáť&#x2122; dòng giáť&#x203A;i hấn phân biáť&#x2021;t ranh giáť&#x203A;i giᝯa è K y vĂšng káşżt tᝧa kim loấi +chạt, Dấ xĂ­t váť&#x203A;i vĂšng káşżt tᝧa / m ùưᝣc ĂĄp d᝼ng trong cáťąc kim loấi báť&#x2122;t. NĂł cĹŠng o c . le pháť&#x2022; Ăąáť&#x192; phân tĂ­ch. g o o G â&#x20AC;˘ S phân c c n ng Ăą : Khi khĂ´ng cĂł dòng Ăąiáť&#x2021;n chấy qua thĂŹ náť&#x201C;ng Ăąáť&#x2122; NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

chất phản ứng ở khu vực ñiện cực (C) bằng nồng ñộ trong thể tích dung dịch (C*), tức là C = C* và ñiện thế ñiện cực ϕcb bằng: RT ln C * ZF

ϕ cb = ϕ 0 +

n ơ Nh

y Khi có dòng ñiện ic ñi qua thì nồng ñộ chất phản u Q m ứng ở sát ñiện cực giảm Kxuống ñến C và: è RT ϕ = ϕ +ạy ln C D ZF Ta có: + / ∆ϕ nongdo = ϕi − ϕ cb m o c Suy ra: . le 0

ic

c

ikt(c) RT C RT g o= ln * = ln(1 − ∆ϕ nongdo ) o i gh(c) G ZF C ZF

Như vậy, khi ∆ϕnồngñộ → -∞ khi ikt(c) = igh(c). Trong thực tế ∆ϕnồngñộ không tiến tới -∞ vì có các ion khác tiếp tục phóng ñiện.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Ta có thể rút ra:

ikt(c)

ZF∆ϕ nongdo   = igh(c) 1 − exp( ) RT  

- Khi ∆ϕnồngñộ = 0 thì ikt(c) = 0, nghĩa là tại ñiện thế cân bằng thì mật ñộ dòng ñiện nbằng 0. ơ h N y hy vọng có - Khi ∆ϕnồngñộ rất dương, ta có thể u Q m dòng anốt cực lớn, nhưngKèñiều này không xảy y ạ ra vì nồng ñộ bề mặt +ñạt D tới giá trị ứng với bão / m hòa (ví dụ hòa tancoanốt kim loại). . e gl

o o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Chương 7: ðại cương về ăn mòn.

3.1. Tình hình ăn mòn kim loại trên thế giới và Việt Nam. ơn h N y 3.2. ðại cương về ăn mòn vàubảo vệ kim loại.

Q m è loại là sự tự phá huỷ • ðịnh nghĩa: Ăn mòn kim K y ạ kim loại do tác dụng +Dhoá học và ñiện hoá giữa / m trường bên ngoài. o chúng với môi c . le g o • Phân loại: o G - Theo cơ cấu của quá trình ăn mòn - Theo ñiều kiện của quá trình ăn mòn - Theo ñặc trưng của dạng ăn mòn Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.daykemquynhon.ucoz.com

n ơ Nh

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Chương 8: Ăn mòn ñiện hoá 4.1. Giới thiệu: Khi nghiên cứu sự làm việc của pin Cu-Zn trong n dung dịch ñiện giải nào ñó ta thấyhơphía Zn mòn Nvậy Zn ñóng vai y dần do hiện tượng hoà tan. Như u Q m phản ứng ñiện cực trò anod trong pin Cu-Zn. Các è K y ạ sau: xảy ra+D như / Zn ZnSO4 .com  CuSO4 Cu (r) le g o Quá trình anod Cầu nối Quá trình catod o G 2+ Zn(r) Zn (l)  Cu2+(l) Cu (r) Trong thực tế quá trình ăn mòn xảy ra trên cùng một kim loại, nghĩa là trên ñó ñồng thời xảy ra quá trình anod và catod, ñưa ñến sự phá huỷ kim loại Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.2. Phản ứng ñiện hoá: Kỹ thuật ñiện hoá ñược sử dụng rộng rãi trong kĩ thuật và ñời sống. Tuy nhiên, trong ăn mòn và trong ngành mạ ñiện vấn ñề cần quan tâm n ơ h ñó là ñặc tính của bề mặt phânyNpha giữa kim u Q loại-dung dịch: ví dụ, tốc ñộm phản ứng tại bề è K y mặt, tính chất của lớp màng trên bề mặt hoặc ạ D + / hình dạng của bề mặt.

Công cụ ñể khảo sát và m o c . nghiên cứu cácgltính chất trên là thế và dòng. e o này chúng ta có thể suy luận Từ hai thôngGosố mọi thứ có thể xảy ra trên bề mặt phân pha.

2+ Ví dụ: Fe → Fe + 2e hay Fe 2+ + 2e → Fe Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Kết quả của những phản ứng này là kim loại có khuynh hướng tích tụ ñiện tích âm hoặc dương.

Sự tích tụ những ñiện tích này sẽ làm thay ñổi ñiện thế của kim loại và ñiện thế sẽ ñạt ñến giá n ơ h cân bằng. trị khi tốc ñộ của hai phản ứng Nñạt y u ðiện thế này gọi là ñiện thế cân bằng.

Q m è K một mảnh kim loaị y Một ñiều quan trọng, khi cho ạ D vào dung dịch ñiện mli/+ở ñiện thế cân bằng của o c . nó, và khi tốc ñộ phản ứng hoà tan kim loại e l g o o bằng tốc ñộ Gphản ứng kết tủa kim loại thì chúng ta có thể ñịnh nghĩa tốc ñộ của các phản ứng này bằng mật ñộ dòng trao ñổi (ký hiệu i0).

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trong ăn mòn kim loại có hai phản ứng quan trọng khác là phản ứng khử oxy hoà tan ñể tạo thành ion hydroxyl và phản ứng khử ion hydro hoặc phân tử nước ñể tạo thành khí hydro: n ơ − h O 2 + 2 H 2 O + 4e → 4OH N y u O2 + 4 H + + 4e è→ mQ2 H 2 O K y ạ + D 2 H + /2+ e → H 2 m o 2Hg2leO.c+ 2e → H2 + 2OH− o o G

Sự cân bằng giữa một hoặc nhiều phản ứng catod với phản ứng anod hoà tan kim loại thì ta xác ñịnh ñược mật ñộ dòng ăn mòn.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.3. ðịnh luật Faraday: Các phản ứng ñiện hoá hoặc sản xuất ra electron hoặc tiêu thụ electron. Dòng electron ñược ño bằng dòng I (A). Theo ñịnh luật Faraday tỉ lệ n ơ h giữa khối lượng chất phản ứngyNm, với dòng I, u Q ñược xác ñịnh như sau: m è K y Ita ạ m/+D= m nF o c . e gl

Chia phương trình o trên cho thời gian t và diện o G tích bề mặt A, ta xác ñịnh ñược tốc ñộ ăn mòn r: m ia

r=

tA

=

nF

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.4. Tốc ñộ phản ứng ñiện hoá: • Ph n ng ñi n c c b kh ng ch b i giai ño n chuy n ñi n tích: (1 − α n) nFη ơ ] − exp[ − ]} itotal = i0 {exp[ h N RT RT y u Q phương trình là phương trình mBUTLER-VOLMER è K y ạ kh ng ch b i • Ph n ng ñi n c c b D + / khuy ch tán: m o c . le có thể do: g o o - Sự ñiện di G(do gradient ñiện thế gây ra): có

αnFη

thể loại trừ.

- Sự khuyếch tán (do gradient nồng ñộ gây ra) - Sự ñối lưu (do gradient tốc ñộ gây ra) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Giả sử xét một phản ứng ñiện cực trên ñó xảy ra quá trình khử: 2H+ + 2e → H2 Sử dụng mô hình Nernst, các ñịnh luật Fick, và ñịnh luật Faraday ta có: n ơ h N ic 2 . 303 RT uy ηc = log( 1 − ) Q m nF i è L K y ạ • S phân c c liên h p: +D / m o c Tổng quá trình phân cực catod (kí hiệu η ) là .

T,c e l g o tổng của quáotrình phân cực hoạt hoá và phân G η T , c = η act , c + η conc,c cực nồng ñộ: η T , c = b c log

ic i 2 . 303 RT + log( 1 − c ) i0 nF iL

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Còn ñối phản ứng anod hoà tan kim loại thì phân cực nồng ñộ xem như không ñáng kể (có thể bỏ qua). Do ñó: ia η a = b a log

n ơ h ñiện tích khống chế) N nhánh anod (chuyển y u Q m è K y ạ +D / i m η

iL

i0

o c nhánh catod . (chuyển ñiện tích khống gle chế) o o G

nhánh catod (khuyếch tán khống chế) Hình 4.1.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 5 LÝ THUYẾT ĂN MÒN HỖN HỢP nhoá: 5.1. Cơ cấu ăn mòn ñiện ơ h N li Ch tyñi n

Kim lo i

ne

u Q mMe è Me K y ạ D + / m

Vùng anod

Vùng catod

o c . le

o G

og ne

n+

D

D.ne

K+

A-

Hình 5.1. Cơ cấu ăn mòn ñiện hoá Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

5.2. ðiều kiện nhiệt ñộng của sự ăn mòn: ðiều kiện ñể hệ nhận có thể trao ñổi ñiện tử với hệ cho khi: cb cb E > E n R M ơ Ví dụ h N y u 5.3. Ăn mòn với sự khử phân cực hydro Q m è và oxy: K y ạ D → Ăn mòn v i s kh

+ phân c c hydro: / m o c E Hcb > E Mcb • ði u ki n nhi t ñ ng: . le g • Quá trình Gñi n oo c c: gồm 6 giai ñoạn • ðặc ñiểm của sự khử phân cực hydro: 4 ñặc ñiểm chính 2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

5.4. Ăn mòn với sự khử phân cực oxy: →ðiều kiện nhiệt ñộng: Các phản ứng ñiện cực: n + − ơ O + 4 H + 4 e → 2H2O O2 + 2H2O + 4e → 4OH hay 2 h N E

cb O2

> E

cb M

y u Q

m è →Quá trình ñiện cực:ạyK D + / Gồm 6 giai ñoạn m o c . le 5.5. Lý thuyết gñiện thế hỗn hợp: o o G

Ăn mòn kim loại trong dung dịch "nước" là kết quả của 2 hay nhiều phản ứng ñiện cực xảy ra trên bề mặt kim loại.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trong ñó có một phản ứng anod (oxy hoá kim loại thành ion của nó thành dạng oxýt hay hydroxyt), ñồng thời cũng xảy ra một hoặc nhiều phản ứng catod (khử các cấu n ơ tử oxy hoá có mặt trong dungNhdịch). y u Q cập trong phần Lý thuyết hỗn hợp ñượcmñề è K y mòn kim loại trong này ñối với quá trìnhạăn D + / môi trường acid, mtrung tính hay kiềm yếu. o c .

Các ví dụ sau sẽ cho thấy tốc ñộ ăn mòn e l g o o ñược quyết G ñịnh bởi tốc ñộ của giai ñoạn chậm nhất trong quá trình chuyển ñiện tích hoặc quá trình khuyếch tán của phản ứng anod hay catod.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

VĂ­ d 1: NhĂşng máť&#x2122;t thanh sắt sấch vĂ o dung dáť&#x2039;ch acid (pH < 2) Trong háť&#x2021; nĂ y cĂł 5 phản ᝊng Ăąiáť&#x2021;n cáťąc ùưᝣc n ĆĄ xĂŠt Ăąáşżn: h N i y u 2+ Q + 2e Fe Fe (1) i m i Kè 2H+ + 2e Dấi y H2 (2) i + / - (2a) m 2H2O +co2e H + 2OH i 2 . i e l + O2 o+og4H + 4e i 2H2O (3) G i O2 + 2H2O + 4e 4OH- (3a) a,Fe c,Fe

c,H+

a,H+ c,H2O

a,H2O c,O2

a,O2 c,O2

ia,O2

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

VĂ­ d 2: NhĂşng máť&#x2122;t thanh sắt sấch vĂ o dung dáť&#x2039;ch acid (pH < 2) ùã Ăąuáť&#x2022;i háşżt khĂ­ Trong háť&#x2021; nĂ y cĂł 2 phản ᝊng Ăąiáť&#x2021;n cáťąc ùưᝣc n ĆĄ xĂŠt Ăąáşżn: h N i y u 2+ Q + 2e Fe Fe (1) i m i Kè 2H+ + 2e Diấy H2 (2) + / m xảy ra Ăąáť&#x201C;ng tháť?i trĂŞn Hai phản ᝊng nĂ y o c . le cĂšng máť&#x2122;t báť ogmạt.

Máť&#x2014;i phản ᝊng cĂł Ăąiáť&#x2021;n tháşż o G máş­t Ăąáť&#x2122; dòng trao Ăąáť&#x2022;i riĂŞng Ăąiáť&#x2021;n cáťąc vĂ (HĂŹnh 5.2.) a,Fe c,Fe

c,H+

a,H+

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

E(V)

io , H + E Hcb+ / H

H 2 → 2 H + + 2e

2

n ơ Nh

2 H + + 2e → H 2

i0,Fe2+ / Fe

Fe → Fe 2 + + 2e

cb E Fe 2+ / Fe

+D / m Fe

o c . le

G

g o o

m è K y ạ

y u Q

2+

+ 2e → Fe

logi

Hình 5.2. ðường cong phân cực ñơn trên ñồ thị E-logi

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hai ñiện thế ñiện cực cùng tồn tại trên cùng một bề mặt và cả hai phải phân cực ñến một giá trị ñiện thế trung gian chung , gọi là ñiện thế ăn mòn, ñược coi như một ñiện thế hỗn hợp vì nó là ñiện thế ñiện cực liên kết của hai ñiện cực riêng phần của phản ứng (1) và (2). Tại E corr tốc ñộ của phản ứng anod (1) cân bằng với tốc ñộ phản ứng catod (2).

Vậy tốc ñộ hoà tan anod ia xem như tốc ñộ ăn mòn icorr: −ic = ia = icorr

n ơ Nh

E(V)

io , H + E Hcb+ / H

H 2 → 2 H + + 2e

2

+D / m

EM = Ecorr

cb E Fe 2+ / Fe

o c . le

i0,Feo2+ g / Fe

o G

y u Q

m è K y 2 H + 2e → H ạ +

2

Fe → Fe 2 + + 2e

Fe 2 + + 2e → Fe

log icorr

logi

Hình 5.3. ðường cong phân cực của hệ trên ñồ thị E-logi Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Vậy Và

i corr = (i a , Fe ) corr = i 0 , Fe exp[ i corr = ( − i c , H + ) corr = i 0 , H + exp[ −

α Fe nF

cb ( E corr − E Fe )]

RT (1 − α H + ) nF RT

( E corr − E Hcb+ )]

(anốt) (catốt)

Phương trình ñường cong phân cực tổng của phản n ứng ăn mòn: itotal = ia , Fe + ic , H ơ h N Trong ñó: i = i exp[ α nF ( E − E ) +u( Ey − E )] Q RT m è α nF α nF i =i exp[ ( Ey−KE )] × exp[ (E − E )] RT ạ RT α + nFD / i = i exp[ ( E − E )] m RT o c .

Tương tự: − i =gile exp[− (1 − α )nF ( E − E )] o RT o Vậy: G (1 − α )nF +

cb Fe

Fe

a , Fe

0 , Fe

a , Fe

0 , Fe

a , Fe

corr

corr

corr

Fe

Fe

corr

corr

cb Fe

Fe

corr

H+

c, H

+

corr

corr

α Fe nF

itotal = icorr[exp

RT

π − exp{−

H+

RT

π }]

Với: π = E − E corr là giá trị phân cực của ñiện cực bị ăn mòn Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* π lớn tương tự như chương 4, ta có phương trình Tafel dạng tổng quát: η = a + β log i n ơ hRT 2 .

303 RT N 2 .

303 Với β a = và β = − uy

Q(1 − α c )nF m è K y RT ạ nF * π bé ta có: i = icorr +DRT π hay π = nF / m o .c phân cực, ta có: Gọi Rp là ñiệnletrở g o dπ RT o R = ( ) = π G α a nF

c

p

di

=0

i icorr

nFi corr

Thay bằng giá trị của ñộ dốc Tafel ta có: icorr

βa βc = 2.303( β a + β c ) R p

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

E ( v o lt)

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

0

H+->H2(M)

-0.1

H+->H2(N)

-0.2

sum(ic)

n ơ Nh

-0.3 -0.4

uy

QH G m D E è B K y ạ +D / m

-0.5

A

-0.6 -0.7

N->Nn+ M->Mm+ sum(ia)

C

o c . le

-0.8 -0.9

G

-1 -8

-7

-6

g o o -5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

x(i=10E+x)(mA/cm2) 6

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

TỔNG QUÁT HOÁ VỀ ĂN MÒN KIM LOẠI ơn ♣ ðẶC TRƯNG ðIỆN HOÁ CỦA ĂNhMÒN KIM LOẠI N y u → Quá trình anốt (hoà tan kim loại): Q n + èm M ⇔ M yK+ ne ạ D → Quá trình catốt (khử /các + chất khử cực D): m o D.c+ ne ⇔ [D.ne] le g odòng anốt và catốt ứng với hai phản ia, ic là mật ñộ o G ứng trên và khi không có dòng ngoài ia + ic = 0 Vậy: ia = − ic = icorr → Nhiệt ñộng học: cb cb E

R

> E

M

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2122;Ł Ă°áť&#x2DC;NG Háť&#x152;C Ä&#x201A;N MĂ&#x2019;N Ă°Iáť&#x2020;N HOĂ XĂŠt táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; vĂ nhᝯng yáşżu táť&#x2018; ảnh hĆ°áť&#x;ng Ăąáşżn táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; Ä&#x192;n mòn (táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; Ä&#x192;n mòn vĂ tháşż Ä&#x192;n mòn). n ĆĄ h loấi tiáşżp VĂ­ d : xĂŠt háť&#x2021; Ä&#x192;n mòn gáť&#x201C;m máť&#x2122;t Nkim y u xĂşc váť&#x203A;i dung dáť&#x2039;ch Ăąiáť&#x2021;n ly. Q m è K gáť&#x201C;m phản ᝊng oxy y - QuĂĄ trĂŹnh Ä&#x192;n mòn bao ấ D +váťąc anáť&#x2018;t kim loấi vĂ / hoĂĄ kim loấi áť&#x; khu m o c . phản ᝊng kháť­ tấi khu váťąc catáť&#x2018;t kim loấi.

Háť&#x2021; e l g o nĂ y tĆ°ĆĄngGoùưƥng váť&#x203A;i máť&#x2122;t pin Ăąoản mấch.

Do ùó, máť?i dòng Ăąiáť&#x2021;n xuẼt phĂĄt tᝍ khu váťąc anáť&#x2018;t (Ia) phải táť&#x203A;i khu váťąc catáť&#x2018;t. ðây lĂ cĆ°áť?ng Ăąáť&#x2122; dòng Ä&#x192;n mòn Icorr (Icorr = Ia = -Ic).

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

- Máť&#x2122;t ùạc trĆ°ng khĂĄc gắn váť&#x203A;i sáťą Ăąoản mấch cᝧa pin Ä&#x192;n mòn ùó lĂ sáťą triáť&#x2021;t tiĂŞu hiáť&#x2021;u tháşż U cᝧa pin: U = 0 = Ec â&#x20AC;&#x201C; Ea + IR Ă°áť&#x2018;i váť&#x203A;i pin Ä&#x192;n mòn IR = 0, lĂşc ùó: n ĆĄ Ec = Ea = Ecorr Nh y u â&#x2020;&#x2019;T c Ăą Ä&#x192;n mòn: Q m Icorr = Ia =yKiaè. Aa ấ D Trong trĆ°áť?ng hᝣp Ä&#x192;n + mòn khĂ´ng kèm theo / mÄ&#x192;n mòn báť&#x2039; kháť&#x2018;ng cháşż o sáťą tấo láť&#x203A;p oxyt .vĂ c le báť&#x;i quĂĄ trĂŹnhogchuyáť&#x192;n Ăąiáť&#x2021;n tĂ­ch, ta cĂł: o G ÎąM nF Icorr = Ia = ia Ă&#x2014; Aa = Aa Ă&#x2014;i0,M exp ΡM RT Váť&#x203A;i

Ρ M = Ea â&#x2C6;&#x2019; E

cb M

>0

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Tương tự ñối với phản ứng khử ở catốt:  α nF  I corr = − I c = −ic × Ac = Ac × i0 , D exp − D η D  RT  

η D = E c − E Dcb < 0

Với: n ơ h N y ðể ñơn giản hoá mà khôngulàm mất ý nghĩa Q m của ăn mòn, giả thiết rằng αM = αD = 0,5 và è K y ạ trong phản ứng có một electron traoDñổi + / mñó: anốt và catốt, khi o c .

i a = i0, M

F  F le   F    exp og η M  = i0 ,M exp E a  exp − E Mcb   2 RT   2 RT  o 2 RT 

G

F F      F  − ic = i0 , D exp − η D  = i0, D exp − E c  exp E Dcb   2 RT   2 RT   2 RT 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

hay:

F  F    E Mcb  ia = i0, M exp E corr  exp −  2 RT   2 RT  F    F  − ic = i0 , D exp − E corr  exp E Dcb   2 RT   2 RT 

n ơ Mặt khác: Icorr = Ia = − Ic = ia ×Aa = - ic ×NAhc y u Suy ra: I corr = ia - i c Aa A c mQ è K y Thay các giá trị vào taDạcó: + / m o  F  c . ( E Dcb − E Mcb ) I corr = Aa Alce i0,M i0, D exp  g  2 RT  o o G

Nh n xét: tốc ñộ ăn mòn phụ thuộc nhiều vào diện tích và các yếu tố cân bằng như mật ñộ dòng trao ñổi và các ñiện thế Nernst Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• nh hư ng c a di n tích: Theo ñịnh luật Faraday: i m = a t × A nF n ơ Ia − Ic − ic ×hAc − ic Ac ⇒ vcorr = = = yN = Aa × nF Aa × nF uAa × nF nF Aa vcorr =

Q m ècàng lớn K tỷ số Ac/Aa càng lớn thì Iạcorr y D + / • nh hư ng c a th cân b ng Nernst: m o c . e Khi i0,M ≈ i0,D ănglmòn càng nhanh khi hiệu thế o o G Nernst của phản ứng catốt và anốt càng lớn

• nh hư ng c a dòng trao ñ i: Ví dụ xét ăn mòn sắt, sắt có thể bị ăn mòn nhiệt ñộng từ hai phản ứng catốt sau: Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

E H0 + / H = 0

2H+

+ 2e H2 (1) E = +1.237V O2 + 4H+ + 4e 2H2O (2) vì (E − E ) lớn nên khả năng nsắt bị ăn ơ h N mòn do phản ứng (2) nhiềuyhơn.

Tuy u Q nhiên, nếu xét mật ñộ dòng trao ñổi của m è K phản ứng (2) i = 10DạyA / cm , và của phản i = 10 A / cm/+ ứng (1) m .Do ñó, phản ứng (1) o c . xảy ra nhanhglehơn và thực tế sắt bị ăn o o mòn với sự G khử phân cực hydro trong axit.

2

0 O2 / H 2 O

0 O2 / H 2 O

0 H + / H2

0 O2 / H 2 O

0 H + / H2

−6

−14

2

2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→Th ăn mòn: Khi Ia = -Ic = Icorr ta có ñiện thế tương ứng Ecorr  F   F   F   F  Aa × i0,M exp Ecorr  exp − EMcb  = Ac × i0, D exp − ơn Ecorr  exp EDcb   2RT   2RT   h2RT   2RT  N y  F  Ac × i0,D  F cb cb  u ⇒ exp exp ( ED + EM ) Q Ecorr  =  RT  Aa × i0,M  2RT èm

Ecorr hay Tổng quát: o

K y × i0, D 1 cb RT AD c ạ ln/+ = + ( ED + EMcb ) F om Aa × i0,M 2 c . gle

o G

αD α D +α M

αM α D +α M

 α Dα M F cb cb  I corr = I 0,M × I 0, D exp E D − EM  α D + α M RT  I 0, D αM αD RT cb Ecorr = ln + EM + EDcb (α D + α M )F I 0,M α D + α M αD + αM

(

)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 10 GIẢN ðỒ ðIỆN THẾ-pH (POURBAIX)

6.1.GIỚI THIỆU ơn "nước" Ăn mòn kim loại trong dunghdịch N y u oxy hoá kim loại là kết quả của phản ứng anod Q m è cùng với một hoặc nhiềuyKphản ứng catod khử ạ D ion hydro hoặc nước,/+hoặc oxy hoà tan. Việc m o xảy ra các phản ứng riêng phần này phụ thuộc c . le g o bằng của anod và catod vào ñiện thế cân o G cb cb riêng phần ñó: E Me E E O /H O / Me Ví dụ: E cb = −0.059 pH − 0.030 log PH Hai phương trình này n+

H + / H2

E

cb O2 / H 2O

cb H + / H2

2

2

=E

0 O2 / H 2O

− 0.059 pH + 0.015 log PO2

2

ñều phụ thuộc vào ðiện thế và pH

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khảo sát mối quan hệ giữa E-pH ta có thể vẽ giản ñồ E-pH gọi là là giản ñồ POURBAIX. 6.2. GIẢN ðỒ E-pH CỦA NƯỚC SẠCH Ở 250C n ơ h không khí, Trong nước sạch khi tiếp xúc với N y u Q có một lượng rất ngoài các phân tử H2O ra còn m è + K nhỏ ion H và OH , cùng y với khí hoà tan mà ạ D + / quan trọng là là khímO2. o c . + + 2e e l * ðối với phản ứng: 2H H2 g o o G trong môi trường trung tính hay kiềm = −0.83V 2H2O + 2e H2 + 2OH- E ở PH = 1at ta có thể viết: E = −0.059 pH (ñường a) 0 H 2O / H 2

2

cb H + / H2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* ðối với phản ứng: 0 + E O / H O = +1.237V O2 + 4H + 4e 2H2O trong môi trường trung tính hay kiềm: 0 E = +0.411V O n / OH O2 + 2H2O + 4e 4OH ơ h N pH (ñường b) Ở PO = 1at ta có thể viết: EOcb = 1.23 −u0y.059 Q m ðường a và b chia giảnèñồ E-pH của nước K y sạch thành 3 vùng. ạ D + / - Vùng trên cùng (ởomñiện thế cao) nước có thể bị c . oxy hoá tạo thành oxy e l g o o - Vùng thấp Gnhất (ở ñiện thế thấp) nước có thể bị khử thành hydro.

- Vùng ở giữa (vùng trung gian) ứng với trạng thái bền của nước.

2

2

2

2

−

2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

E(V)

GIAÍN ÂÄÖ E-pH CUÍA H2O

2

n ơ Nh

O2+4H++4e =2H2O

1.5

b

1 0.5

m è K y ạ

H+ + OH-=H2O a

0

+D / m

-0.5

.co

-1

le g o

-1.5 -2 -2

0

o G

2

y u Q

2H+ + 2e=H2

4

6

O2

H2

8

10

12

14

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

pH

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

6.3. GIẢN ðỒ E-pH CỦA HỆ Fe-H2O Ở 250C Ngoài các cấu tử ñẫ kể ñến: H2O, H+, OH-, O2 và H2, còn phải kể ñến các cấu tử khác như: n 2+ 3+ ơ Fe, Fe , Fe , HFeO2 , Fe(OH) , Fe(OH) . h 2 3 N y u Q Bảng 6.1. chỉ ra những phản ứng quan trọng m è K nhất và các phương trình y cân bằng ở ñiều ạ D + / kiện: m o c . le

C Fe2 + = C Fe3+og= C HFeO− = 10 −6 mol / l;

o G

2

C Fe2 + × (C OH − ) 2 = 1.9 × 10 −15 ; C Fe3+ × (COH − ) 3 = 7 × 10 −38 0 0 = − = +0.77V E Fe 0 .

44 V ; E 2+ / Fe Fe 3 + / Fe 2 +

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

B ng 6.1

Phản ứng

Phương trình

H 2 ⇔ 2 H + + 2e

a

E = −0.059 pH

2 H 2 O ⇔ O2 + 4 H + + 4e Fe ⇔ Fe 2 + + 2e

E = +1.23 − 0.059 pH

n ơ Nh

E = −0.44 + 0.0295 log( Fe 2+ ) = −0.62

y u Q

E = +0.77

Fe 2 + ⇔ Fe 3+ + e

m è K 1 Fe + 3H O ⇔ Fe (OH ) + 3H pH ạ =y +1.613 − log( Fe ) = 3.61 3 D + / Fe + 2 H O ⇔ Fe(OH ) + 2 H +m 2e E = −0.05 − 0.059 pH o c . lFee(OH ) + e E = +0.27 − 0.059 pH Fe (OH ) + OH ⇔ g o o G⇔ Fe(OH ) + 3H + e E = +1.41 − 0.177 pH Fe + 3H O Fe 2+ + 2 H 2 O ⇔ Fe(OH ) 2 + 2 H + 3+

+

2

pH = 6.65 − 0.5 log( Fe 2+ ) = 9.65 3+

3

+

2

ñườn g

b 1 2 3 4 5

2

−

2

2+

+

2

6

3

3

Fe + 2 H 2 O ⇔ HFeO2− + 3H + + 3e Fe(OH ) 2 ⇔ HFeO2− + H + HFeO 2− ⇔ Fe (OH ) 3 + 2e

E = +0.316 − 0.0886 pH pH = 18.3 + log( HFeO2− ) = 12.3 E = −0.81 − 0.059 log( HFeO2− ) = −0.46

7 8 9 10

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

E(V )

Giaín âäö E-pH cuía hãû Fe-H2O 2

2

1.5

Fe3+

1

n ơ Nh

4 b

2

0.5

7

+D / m

Fe2+

0

a -0.5

1

-1

G

-1.5 2

4

.co

gle Fe

oo

m è K y ạ

y u Q Fe(OH)3

3

6 Fe(OH)2

5

10 9

HFeO2-

8

6

8

10

12

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

14 pH

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

6.4. CÔNG DỤNG CỦA GIẢN ðỒ E-pH 1/ Giản ñồ E-pH của hệ kim loại-nước có 3 vùng ñặc trưng: vùng an toàn; vùng thụ ñộng; vùng ăn mòn.

2/ Trong một giới hạn nào ñó, giản ñồ POURBAIX ñược ñưa ra ñể dự ñoán ăn mòn. ơn h N 3/ Về nguyên tắc có 3 phương pháp y chống ăn mòn u Q ñược rút ra từ giản ñồ POURBAIX: m è K a/ ðưa ñiện thế ñiện cựcạkim nằm trong vùng an y toàn. Phương pháp này +Dgọi là bảo vệ catod (phân / m cực catod). o c . le cực kim loại nằm trong vùng b/ ðưa ñiện thếogñiện o thụ ñộng. Phương pháp này gọi là bảo vệ anod G (phân cực anod). c/ Có thể chuyển pH sang phải ñể cho kim loại rơi vào vùng thụ ñộng. Nghĩa là thay ñổi môi trường có thể dẫn ñến ngừng ăn mòn.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 11 THỤ ðỘNG HOÁ VÀ PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ ðIỆN HOÁ 7.1.THỤ ðỘNG HOÁ KIM LOẠI hơn N y u → Khái ni m: Q m è - Trạng thái thụ ñộng củayKkim loại hay hợp kim ạ D + bề mặt của nó hình là trạng thái mà trên / m o c thành một lớple.màng mỏng có tính chất bảo g vệ kim loạioohay hợp kim trong dung dịch ăn G mòn. Lớp màng này có thể dày vài A0 ñến vài trăm A0 và ñược hình thành do quá trình oxy hoá.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Fe + 2 H 2 O → Fe(OH ) 2 + 2 H + + 2e

Ví dụ: - ðặc trưng cho trạng thái thụ ñộng là khi kim loại bị thụ ñộng thì ñiện thế ñiện cực của nó chuyển về phía dương hơn (phân cực anod lớn) và ñiện n trở ăn mòn lớn, nên tốc ñộ ăn mònhơgiảm nhanh.

N y u - Hiện tượng thụ ñộng do Lomonoxov tìm ra năm Q m è 1738 và sau ñó ñược Faraday phát triển thêm K y ạ D vào năm 1840. + / m o c - Có hai cách ñể chuyển kim loại vào trạng thái thụ . e l g o ñộng: o G * Phân cực anod (bằng dòng ngoài) * Nhúng vào dung dich ñiện li có chứa cấu tử thích hợp.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

→ ð ng h c c a quá trình th ñ ng kim lo i: Giả sử rằng có một số kim loại ở trong ơn ñủ dung dịch ñiện li ở một ñiện hthế N y dương sẽ xảy ra phản ứng Qu sau:

m è K x O y + 2 yH + + 2 ye xMe + yH 2 O → yMe ạ D + / * Phân c c anod: m o c . e Ví dụ: Fe bịglphân cực anod trong dung o o dịch 0.5M G H2SO4, bắt ñầu phân cực từ

ñiện thế ăn mòn Ecorr. (Hình 7.1.)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Potentiostat

n ơ Nh

P m è K ạy N

A

+D / m

.co

le g o

y u Q

REF

o G AUX

WE

Hình 7.1. Sơ ñồ của Potentiostat ñể ño thế và dòng Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

E(v)

2 H 2 O → O 2 + 4 H + + 4e i pass = 7 × 10 −2 A / m 2

n ơ h 2 Fe + 3H O → Fe O + 6 H y+N 6e u Q m è K i = 2 × 10 A / m y ạ 2 H + 2e → H D + / FeSO4 m o c .

Fe → Fe +e 2e l g o logi o G +

2

2

3

3

2

ècit

+

E

cb H2

2

2+

cb E Fe

Hình 7.2. Thụ ñộng hoá sắt trong môi trường axit

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Nhúng kim lo i vào ch t ñi n li có ch t oxy hoá thích h p: Muốn thụ ñộng một kim loại Me nào ñó thì n ơ ñem nhúng nó vào trong dungydịch Nh ñiện li có u Q chứa các cấu tử oxy hoá của hệ oxy hoá khử m è K (redox) có ñiện thế cânạybằng E dương hơn D E p Trong trường hợp/+này ñiện thế E ñược m o c . xác ñịnh bằng phản ứng anod của kim loại le g o o hoặc oxyt kim G loại với phản ứng khử của chất oxy hoá. cb redox

corr

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Các ñiều kiện ñể thụ ñộng kim loại bằng hệ oxy hoá khử: Ecb > Ecb > E puqtd

redox

p

ic,redox E > icrit p

ơn ứng hai Trong thực tế các hệ oxy hoá khử hñáp N một chất ức ñiều kiện trên có thể ñược dùnguynhư Q m chế thụ ñộng trong dung dịch ăn mòn, chẳng hạn è yK như Na2CrO4. Mặt khác, ạnhững kim loại hoàn D + / toàn bị thụ ñộng có thể có hiện tượng ăn mòn m onày là do sự phá huỷ cục bộ c cục bộ. Hiện tượng . le g màng thụ ñộngoohoặc bằng hoá học hoặc bằng cơ G sự phá huỷ màng thụ ñộng bằng học. Ví dụ như các yếu tố hoá học do ảnh hưởng của các ion halogen ñặc biệt là Cl-, Br-, I- có mặt trong môi trường.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2020;&#x2019; nh hĆ° ng n ng Ăą ch t oxy hoĂĄ: E(V)

8

Táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; Ä&#x192;n mòn F

7 6

E

5 C 4 3

D

+D / m

Câ&#x20AC;&#x2122;

2

X

1

o G

A

B

m è KB y ấ

n ĆĄ Nh

y u Q

o c . le

og

E

C

A

Câ&#x20AC;&#x2122;

D

logi

HĂŹnh 7.3

F

HĂŹnh 7.4

Náť&#x201C;ng Ăąáť&#x2122;

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x2020;&#x2019; nh hĆ° ng t c Ăą chuy n Ăą ng dung d ch E(V)

Mâ&#x2020;&#x2019;Mn++ne

EM

O2+2H2O+4eâ&#x2020;&#x2019;4OH-

+D / m

Táť&#x2018;c ĆĄn Ăąáť&#x2122; Ä&#x192;n mòn

h N y

Táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; Ä&#x192;n mòn

u Q m è K y ấ

o c . le

2H2O+2eâ&#x2020;&#x2019; â&#x2020;&#x2019;H2+2OH-

1

G

g o o

2

ipass

3

4 5 6 logi

HĂŹnh 7.5

Táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; khuẼy

Táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; khuẼy

HĂŹnh 7.6

HĂŹnh 7.7

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

7.2. BẢO VỆ ðIỆN HOÁ → Khái ni m: Bảo vệ ñiện hoá là phân cực hoá ñiện cực * Phân c c anod: n Chuyển ñiện thế ñiện cực về phíaơdương hơn so h loại rơi vào với ñiện thế ăn mòn cho ñến khi kim N y u trạng thái thụ ñộng và tốc ñộQăn mòn chỉ giảm m è trong môi trường ñó khi kim loại bị thụ ñộng.

K y ạ * Phân c c catod: /+D m cực về phía âm hơn so với Chuyển ñiện thế .ñiện o c lethì hầu như phản ứng hoà tan ñiện thế ăn mòn g o hẳn. o kim loại ngừng G - Phân cực catod bằng cách nối kim loại cần bảo vệ với cực âm của nguồn một chiều, ñược gọi là b o v catod ñi n phân.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Phân cực catod bằng cách nối kim loại cần bảo vệ với kim loại khác có ñiện thế ñiện cực âm hơn, ñược gọi là b o v b ng n Protector (anod hy sinh). ơ h N y hy sinh) u ♣ B o v b ng Protector (an t Q m è thể thực hiện Bảo vệ bằng ProtectorạyKcó D bằng hai cách (Hình /+ 7.8.) m o 4.c gle

o o G

2 1 3

2

1

Gián tiếp

Trực tiếp Hình 7.8.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

E

E ccb

n ơ Nh

TB E corr

TB E HT cb ETB

+D / m

m è K y ạ

y u Q

Sum(Ia)

o c . le

E Prcbo

g o o

G I’corr(TB)

Icorr(TB) Iprotector

I

Hình 7.8. ðường cong phân cực của hệ thống bảo vệ bằng protector

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðIỆN THẾ LÀM VIỆC - ðIỆN THẾ BẢO VỆ - HIỆU THẾ TÁC DỤNG • ði n th làm vi c c a an t hy sinh: là n ơ h bị cần bảo ñiện thế của nó khi nối với thiết N y u vệ (ñiện thế mạch ñóng) mQ è K • ði n th b o v : là Dñiện ạy thế tại ñó sự ăn +rất nhỏ. Các kim loại / mòn sẽ dừng hoặc m o c . khác nhau cógñiện thế bảo vệ khác nhau le o o (bảng 7.1.)G • Hi u ñi n th tác d ng: là hiệu số ñiện thế của thiết bị và của anốt hy sinh. Khi thiết kế thì lấy ∆Etd = EbvTB − Elva Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 7.1.

Kim loại

ðiện thế bảo vệ so với ñiện cực clorua bạc

Thép và sắt

n ơ Nh

Môi trường háo khí Môi trường kị khí Chì

G

+D / -0,9 om

c . le

g o o

Hợp kim ñồng

-0,8m è K ạy

y u Q

-0,55 -0,45 ÷ -0,6

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

DUNG LƯỢNG & HIỆU SUẤT CỦA ANỐT HY SINH • Dung lư ng: là tổng ñiện tích (I×τ) do một n khi hoà ñơn vị khối lượng anốt sản sinhơra h N tan ñiện hoá. Dung lượng ñouybằng A.h cho Q m một kg (A.h/kg). è K y ạ - Nghịch ñảo của dung D lượng là tốc ñộ tiêu + / m thụ, ño bằng (kg/A.năm) o c . le g o lý thuyết tính theo ñịnh luật - Dung lượng o G Faraday - Dung lượng thực tế nhỏ hơn dung lượng lý thuyết Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Hi u su t an t:

C tt η= × 100% C lt

YÊU CẦU VỚI ANỐT HY SINH • Có hiệu ñiện thế tác dụng ñủ lớnhơn N y u • Vật liệu làm anốt có ñiện thếQlàm việc ít nhiều m è không ñổi trong một phạm vi mật ñộ dòng nào K y ạ ñó (tức phải anốt phải +Dcó phân cực nhỏ khi có / mvà ñặc ñiểm của sự phân o dòng ñiện chạy qua c . le g cực có thể tiên o ñoán ñược) o G • Vật liệu làm anốt có dung lượng cao, ổn ñịnh, không bị thụ ñộng, ăn mòn ñều, ñủ bền cơ, hiệu suất cao Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

VẬT LIỆU LÀM ANỐT HY SINH Có thể bảo vệ phần lớn các kimơloại, nhưng n h N thông dụng nhất là bảo vệ thép y cacbon trong u Q cát, ñất). Kim môi trường tự nhiên (nước, m è K y hy sinh là Mg, Al, ạ loại ñược dùng làm anốt +D / Zn và hợp kim của om chúng (bảng 7.2.) c . le

G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 7.2.

Hợp kim

Môi trường

Elv so với ñ/cực Ag/AgCl trong nước biển

∆Etd(V)

Dung lượng (Ah/kg)

Al-Zn-Hg

Nước biển

-1,0 ÷ -1,05

0,2 ÷ 0,25

2600 ÷ 2850

Al-Zn-In

Nước biển

-1,0 ÷ -1,1

m è -1,0 ÷ -1,05 K y ạ D + / -0,95÷ -1,03 om

n ơ h÷ 0,3 0,2 N y u Q

2300 ÷ 2650

Al-Zn-Sn

Nước biển

Zn

Nước biển

Zn-Al-Cd

Nước oobiển

-1,05

Mg-Al-Zn

Nước biển

-1,5

0,7

1230

Mg-Mn

Nước biển

-1,7

0,9

1230

c . le

G

g

0,2 ÷ 0,25

925 ÷ 2600

0,15 ÷ 0,23

760 ÷ 780 780

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

♣ B o v catod b ng dòng ñi n ngoài Bảo vệ catod bằng dòng ngoài có thể lắp ñặt E(V) như sau (Hình 7.9.)

5 V

4

A

1

120mV

D + / 2 3 m o c . le

Ecorr

m è K y ạ

og Hình 7.9. Bảo vệocatốt bằng dòng ñiệnGngoài

E(V)

n ơ Nh

y u Q

iañ

ia

ic

0,1

µA/cm2

100 Fe→Fe2+ + 2e

120mV

Ecorr 2H++2e→H2

iañ ia

10-6

ic

10-3

A/cm2

10-2

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Một số vật liệu ñược dùng làm anốt phụ như sau (bảng 7.3.)

Bảng 7.3.

Loại vật liệu

Dòng cực ñại (A/m2)

Thép phế liệu

5

Gang

35

Graphít

+D / 20m o c . le

Chì (1%Ag, 6%Sb)G Ti Ta + Pt Nb

g o o

Tiêu hao n (kg/A.năm) ơ h

N

10 uy

Q m è 0,1 K ạy

Khuyên dùng Nước biển, bùn Nước biển

0,5÷1

Nước biển, nước ngọt

150

0,09

Nước biển

10000

8×10-6

Nước biển, nước ngọt, chất lỏng sạch

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Comparison of anodic and cathodic protection (table 7.4) Anodic protection

Cathodic protection

1/ Applicability metals

Active-passive metals and alloys only

All metals and alloys

2/ Solution corrosivity

Moderate to aggresive

3/ comparative cost + Installation + Maintenance + Operation + Throwing power

High High Very low Very high

4/ Rectifiers

Controlled potential

5/ Applied current

+D / m

m è K y ạ

y u Q

o c . le

g o oVery low

G Often a direct measure of corrosion rate during protection

6/ Operating conditions

n ơ Nh

Can be accurately determined by electrochemical measurements

Weak to moderate for practical systems Lower Lower Higher Low

Constant current or controlled potential Higher Depends on cathodic reduction current Is not an exact measure of corrosion rate but increases with corrosion rate Usually determined by emperical testing or expenence

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CHƯƠNG 12 MỘT SỐ DẠNG ĂN MÒN ðẶC TRƯNG

www.daykemquynhon.ucoz.com

ĂN MÒN KHÍ QUYỂN n ơ h N

Khu vực giàu oxy

O2

m è K y ạ

D n+ +Me / OH m

OH-

o c . le

G

g o o

e

y u Q

Hydroxyt kim loại

O2

e

Hình 8.1. Sơ ñồ ăn mòn khí quyển do lắng ñọng

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• CÁC NHÂN T NH H NG 1/ ð m: là ñiều kiện cần (phụ thuộc vào tạp chất trong ẩm nhiều). n ơ h N y mòn khi ϕ>60% Sắt, thép, niken, ñồng, kẽm bị ăn u Q m è 2, NOx, H2S, Cl2/ Ch t ô nhi m: O2, CO2y,KSO ạ D làm tăng tốc ñộ ăn mòn. + / m o c .

Các vùng khí quyển khác nhau sẽ gây nên tốc ñộ e l g o ăn mòn khácGonhau, có ba vùng tiểu khí quyển: Khí quyển nông thôn; khí quyển thành phố và khu công nghiệp; khí quyển biển.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• ðánh giá mức ñộ nguy hiểm của ăn mòn ngoài tạp chất và nhiệt ñộ còn lưu ý ñến thời gian ẩm ướt: τchung n ơ Theo Golubev: τchung=τ1 +τ2 +Nτh3 + τ4 + τ5 (h) y u Q τ1 : thời gian mưa m è K y τ2 : thời gian có sương mù ạ +D / m ñể khô bề mặt sau khi τ3 : thời gian cần cthiết o . e l mù mưa và sương g o o τ4 : thời gianG sương mù τ5 : thời gian nồm Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x20AC;˘ -

BI N PHĂ P CH NG Ä&#x201A;N MĂ&#x2019;N KHĂ? QUY N Láť&#x203A;p phᝧ bảo váť&#x2021; Tấo hᝣp kim n ĆĄ hhĆĄi náşżu váş­t Sáť­ d᝼ng chẼt ᝊc cháşż, chẼt bay N y u liáť&#x2021;u ùưᝣc giᝯ trong khĂ´ngmgian kĂ­n Q è K ấy

â&#x20AC;˘ -

Ä&#x201A;N MĂ&#x2019;N TRONG ðẤT D + / m Ăą t ph thu c: o TĂ­nh xâm th c .c a c le g o cᝧa khĂ´ng khĂ­, nĆ°áť&#x203A;c (Ăąáť&#x2122; xáť&#x2018;p) Ă°áť&#x2122; thâm nháş­p o G Ă°áť&#x2122; Ẋm Ă°áť&#x2122; muáť&#x2018;i Ă°áť&#x2122; dẍn Ăąiáť&#x2021;n NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Trong thực tế chỉ cần ño pH và ñộ dẫn ñiện của ñất. ðộ dẫn ñiện càng bé thì tính xâm n thực ơ h N càng cao. y u Q m Tăng ñộ ẩm của ñất sẽ tăng tính xâm è K y ạ quá 15÷18% sẽ thực. Tuy nhiên, ñộ ẩm D + / giảm tính xâm.cthực om vì oxy khó xâm nhập gle loại. ñến bề mặtokim o G Ăn mòn trong ñất chủ yếu do quá trình catốt khử oxy, khử ion H+ (nếu ñất là chua)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Bi n pháp ch ng ăn mòn trong ñ t: - Sơn, phủ, bịt, bọc, bằng bitum,ơpolime n h N y hay - Bảo vệ catốt bằng dòng ngoài u Q m protecter è K y ạ D - Kết hợp cả hai phương pháp trên /+ m o .c

le g o

o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ĂN MÒN TRONG BÊ TÔNG • MÔI TR NG BÊ TÔNG: - Môi trường kiềm pH=13÷14 do xi măng bị thuỷ n ơ hoá trong quá trình ñóng rắn vàNhquá trình tiếp y u tục xảy ra khi sử dụng bê tông.

Q m è K 2CaO.SiO2 + H2O → CaO.SiO y 2 + Ca(OH)2 ạ D + / 3CaO.SiO2 + 2H2O → 2CaO.SiO .H O + Ca(OH) m 2 2 2 o c .

3Al2O3.SiO2+4Ho2gOle →2Al2O3.SiO2.H2O +Al(OH)3 o Na2O +GH2O → NaOH K2O + H2O → KOH Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- Do pH cao nên bề mặt thép tạo thành lớp thụ ñộng sít chặt, bảo vệ cốt thép khỏi ăn n ơ mòn h N y u - Nếu lớp bêtông dày, chếmtạo Q ñúng tiêu è K chuẩn thì ngăn cản nước và không khí y ạ D +Trái lại, thì nước và oxy thấm qua bê tông. / m o c . có thể xâm nhập. le G

g o o

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• ĂN MÒN TRONG BÊ TÔNG - Ăn mòn do khử phân cực oxy và nước xâm nhập vào - Trong bê tông khô, cốt thép không bịn ăn mòn ơ h - Cốt thép trong bê tông bão hoà nước thường N y u Q xuyên cũng ít bị hư hại do oxy khó thâm nhập qua m è K pha lỏng. y ạ D + / - Ở bê tông khô, ướt xen kẻ thì oxy dễ thâm nhập, m o c . cốt thép bị ăn mòn nhiều hơn. e l g o o - hoà - sự có mặt ClG tan sẽ phá huỷ màng thụ ñộng, cốt thép bị ăn mòn: Fe2+ + 2H2O+Cl- → Fe(OH)2 + HCl - CO2 thâm nhập gây ăn mòn trong bê tông ướt Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• BI N PHÁP CH NG ĂN MÒN TRONG BÊ TÔNG n ơ h - ðảm bảo lớp bê tông dày lớn Nhơn 50mm y u Qñóng rắn ít có - Tỷ lệ nước/ximăng nhỏ ñể m è K y lỗ xốp ạ +D / m - Cốt thép sạch, không bị gỉ ñể bám tốt vào o c . le bê tông g o o G bằng dòng ngoài - Bảo vệ catốt

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ĂN MÒN TRONG NƯỚC BIỂN • TÍNH XÂM TH C C A N C BI N - Nước biển chứa 3÷3,5% muối hoà tan n ơ h N - Thành phần: NaCl 34g/l y u Q m pH 8,2 è K y ạ D ðộ dẫn ñiện 8,2 s/m + / m o 0C) c ðộ hoà tan oxy(5 12mg/l . e l g o 0C) o (25 7mg/l G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• ð C ðI M ĂN MÒN TRONG N C BI N - Ion Cl- ngăn cản tạo thành màng thụ ñộng - Nước biển dẫn ñiện tốt nên không có sự khống n chế ñiện trở ơ h N y ñể mô phỏng - Nếu dùng dung dịch NaCl 3,5% u Q m nước biển thì tốc ñộ ăn mòn cao hơn nước è K 2+ 2+ không ñủ ñể y biển thật, vì hàm lượng Ca , Mg ạ D + / tạo thành lớp CaCOm3, Mg(OH)2 bảo vệ o c . le V

• BI N PHÁP B O g o o - Sơn phủ G - Phủ kim loại (Cd) - Bảo vệ catốt dòng ngoài, protecter Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ĂN MÒN ðIỂM (pitting corrosion) • MÔI TR NG: - Thường xảy ra trong môi trường nước n ơ biển; các môi trường có chứa Ncác h chất oxy y -, CrO 2-, u hoá O2 (không khí), NO3-, NO 4 Q 2 m -, Br-, I-. è …và có các chất hoạt ñộng Cl K y ạ D - Dạng ăn mòn này/+xảy ra ñối với các kim mbị thụ ñộng như sắt, o loại và hợp kim .dễ c le gỉ, các hợp kim trên cơ sở g thép, thép không o o G …

Al, Ni, Ti, Zn,

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x20AC;˘ CĆ CH : gáť&#x201C;m ba giai Ăąoấn 1/ PhĂĄt sinh Ä&#x192;n mòn Ăąi m: báť mạt th᝼ Ăąáť&#x2122;ng cᝧa kim loấi báť&#x2039; phĂĄ huᝡ báť&#x;i báť&#x;i cĂĄc anion hoất Ăąáť&#x2122;ng n loấi tấi nĆĄi nhĆ° Cl- (ùẊy oxy ra kháť?i báť mạt kim ĆĄ h N y Ăąiáť&#x192;m ùó liĂŞn káşżt oxy-kim loấi yáşżu). Tấi ucĂĄc Q m mĂ ng oxyt nhanh chĂłng báť&#x2039; è phĂĄ huᝡ tấo sáťą hoất K y ấ hoĂĄ báť mạt c᝼c báť&#x2122;. +D / m o VĂ­ d᝼ sáťą hoĂ tan mĂ ng th᝼ Ăąáť&#x2122;ng trĂŞn sắt: c . le g - Khi khĂ´ng GcĂł oo ion Cl-, mĂ ng th᝼ Ăąáť&#x2122;ng FeOOH hoĂ tan cháş­m: FeOOH + H2O â&#x2020;&#x2019; Fe3+ + OHNĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

- Khi cĂł mạt ion Cl-: FeOOH + Cl- â&#x2020;&#x2019; FeOCl + OHFeOCl + H2O â&#x2020;&#x2019; Fe3+ + Cl- + 2OHn nhĆ° OHNáşżu sáťą cĂł mạt cᝧa cĂĄc anion chᝊaĆĄoxy h , NO2-, CrO42-, NO3-, SO42-, ClOy3-Ntrong dung u Q dáť&#x2039;ch NaCl lĂ m cho thĂŠp khĂ´ng gáť&#x2030; khĂł báť&#x2039; Ä&#x192;n mòn m è K Ăąiáť&#x192;m hĆĄn. y ấ D + / 2/ S phĂĄt tri n cĂĄc mâ&#x20AC;&#x153;Ăąi mâ&#x20AC;? Ä&#x192;n mòn: o c .

Trong quĂĄ trĂŹnh Ä&#x192;n mòn Ăąiáť&#x192;m anáť&#x2018;t lĂ cĂĄc â&#x20AC;&#x153;Ăąiáť&#x192;mâ&#x20AC;?, e l g o o còn lấi cᝧa kim loấi Ăąang áť&#x; trấng catáť&#x2018;t lĂ báť Gmạt thĂĄi th᝼ Ăąáť&#x2122;ng. â&#x20AC;&#x153;Sáť&#x2018; Ăąiáť&#x192;mâ&#x20AC;? Ä&#x192;n mòn khĂ´ng tÄ&#x192;ng theo tháť?i gian vĂŹ cĂĄc Ăąiáť&#x192;m ùóng vai trò nhĆ° anáť&#x2018;t hy sinh nĂŞn giảm khả nÄ&#x192;ng sinh ra cĂĄc Ăąiáť&#x192;m máť&#x203A;i NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

3/ S tĂĄi th Ăą ng Ăąi m Ä&#x192;n mòn: - Táť&#x2018;c Ăąáť&#x2122; Ä&#x192;n mòn trong cĂĄc Ăąiáť&#x192;m khĂĄc nhau, vĂ giảm dần theo tháť?i gian vĂ máť&#x2122;t sáť&#x2018; Ăąiáť&#x192;m n ĆĄ sáş˝ ngᝍng háşłn h N y u Q trong cĂĄc Ăąiáť&#x192;m - Hiáť&#x2021;n tưᝣng ngᝍng Ä&#x192;n mòn m è K gáť?i lĂ trấng thĂĄi tĂĄi th᝼ y Ăąáť&#x2122;ng ấ +D / â&#x20AC;˘ B O V KIM LO I m KH I Ä&#x201A;N MĂ&#x2019;N Ă°I M: o c . lekim thĂ­ch hᝣp: Cr, Si, Mo, Ti - Sáť­ d᝼ng hᝣp g o o G chẼt lĂ m cháş­m Ä&#x192;n mòn - Sáť­ d᝼ng cĂĄc - Sáť­ d᝼ng cĂĄc phĆ°ĆĄng phĂĄp Ăąiáť&#x2021;n hoĂĄ NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• TÁC H I C A ĂN MÒN ðI M: - Nguy hiểm, khó phát hiện.

- Tuy lượng kim loại mất ñi khôngn lớn, ơ h nhưng làm giảm ñộ bền củayNvật liệu

u Q m è K dạy Hệ số ăn mòn lỗ Fp +D / p m

o c . le

G

Fp = p/d

g o o

Hình 8.2. Sơ ñồ ăn mòn ñiểm

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 13 NHỮNG NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN TỐC ðỘ ĂN MÒN n ơ h N

y u Q

m è ðỌC TÀI LIỆU yTHAM KHẢO K ạ D + / m o c . le g o o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

CH NG 14 LỚP PHỦ BẢO VỆ n phương ơ Lớp phủ bảo vệ là một trong những h N y chống ăn pháp phổ biến nhất hiện nay uñể Q m mòn kim loại. è K y ạ Có ba loại lớp phủ bảo D vệ: + / m * L p ph kim clo i o . e l kim lo i g * L p ph phi o o G b ng các h p ch t hoá h c. * L p ph

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

Láť&#x161;P PHᝌ KIM LOáş I â&#x20AC;˘ C C U

L p ph anod n ĆĄ h Láť&#x203A;p phᝧ catod yN +D / m

â&#x20AC;˘ PH NG PHĂ P PH .co le g o

o G

u Q m è K y ấ

Ph ĆĄng phĂĄp Ăąi n

Ph ĆĄng phĂĄp nhi t

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

LỚP PHỦ PHI KIM LOẠI Cơ cấu bảo vệ củan lớp men ơ h N

m è K y ạ

y u Q

Nguyên +D liệu sản xuất men / m o c *le.Vật liệu tạo thành thuỷ tinh g o o G * Các chất phụ gia Tráng men

Tráng men

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Vai trò của lớp sơn Sơn

Yêu cầu của màng sơnn ơ h N

y u Q

m sơn è Thành phần màng K + / m

o c . le

G

g o o

y ạ D

pha lỏng pha rắn

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Pha lỏng

dung môi: hoà tan chất kết dính phụ gia: tăng nhanh quá trình làm khô; cải thiện sự thấm ướt; n ơ tạo nhũ tương; Ntăng cường sự h y u kết dính củaQvới bề mặt; chống m è lắng; trừyKsâu, hà. ạ D + dính: chất ñóng rắn chấtm/kết o c . e lsắc • Pha rắn tố: ñặc trưng bởi màu sắc, g o o G ñộ hạt, tốc ñộ lắng, ñộ ñục (có hai loại chống ăn mòn và giảm sự thấm nước) chất ñộn: SiO2, SbSO4, CaCO3 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

LỚP PHỦ HỢP CHẤT HOÁ HỌC LỚP PHỦ OXY HOÁ

oxy hoá kloại ñen n ơ h N hoá kloại màu oxy y u

Q m è K ạy

D PHỐT PHÁT HOÁ/+(chủ yếu kim loại ñen) m o .c

le g o

o G

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Oxy hoá kim lo i ñen theo ph ơng pháp hoá h c: Cơ cấu tạo màng oxyt như sau: Fe → Na2FeO2 → Na2Fe2O4 → Fe2O3.mH2O → Fe2O3.(m -1)H2O Fe3O4

Q m è ñộ oxy hoá K Chế ạy

Bảng 10.1. Thành ph n và ch ñ oxy hóa

STT

Thành phần

1

NaOH NaNO3 NaNO2

+D / 700-800og/l m c .

200-250 g/l e l g g/l o 50-70 o G

2

NaOH NaNO3

1000-1100 g/l 130-140 g/l

n ơ h màu ñỏ N Bùn uy

138-140oC (khi nhúng) 142-146oC (khi lấy ra) 145-150oC (khi nhúng) 160-165oC (khi lấy ra)

20-120 phút

60-90 phút

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Oxy hoá kim lo i màu theo ph ơng pháp hoá h c: Oxy hoá Al theo phương pháp này, chiều dày n khoảng ơ màng oxyt Al ñạt ñược không cao h N y u 0.5 - 1µm và có ñộ bền kém.

Q m è K y hoá: Thành phần và chế ñộ oxy ạ +D / Na2CO3 50 g/l m o c . le g NaOH 2-2.5 g/l o o G Na2CrO4 15 g/l Nhiệt ñộ 80-1000C Thời gian 5-30 phút Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

â&#x20AC;˘ Oxy hoĂĄ kim lo i mĂ u theo ph ĆĄng phĂĄp Ăąi n hoĂĄ: + QuĂĄ trĂŹnh anod: Al â&#x2020;&#x2019; Al3+ + 3e (1) hĆĄn N y u OH â&#x2020;&#x2019; O2 + H2O + 4e (2) Q m è K nhiáť u giai Ăąoấn: QuĂĄ trĂŹnh nĂ y cĂł tháť&#x192; chia lĂ m y ấ D + / 2OH- â&#x2020;&#x2019; O2- + H2O m o c .

2O â&#x2020;&#x2019; O + e gle o o O â&#x2020;&#x2019; O + eG 2O â&#x2020;&#x2019; O2 2Al3+ + 3O2â&#x2020;&#x2019; Al2O3 (3) 2Al + 3O â&#x2020;&#x2019; Al2O3 (4) NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

+ Quá trình catốt: H+ + 2e → H2 (5) Nhôm khi mới cho vào dung dịch ñiện li có n ơ h thể xảy ra phản ứng sau: N y u Q+ 3H2 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)m (6) 3 è K y sẽ tác dụng với dung Màng ñược hình thành ạ +D / dịch ñiện li: m o c . le → Al (SO ) + 3H O (7) g Al2O3 + 3H2SO 2 4 3 2 o 4 o G + Cơ c u phát tri n màng oxyt và hình thành các l x p:

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

+ Thành ph n và ch ñ oxy hoá: Có thể sử dụng nhiều loại chất ñiện li khác nhau tuỳ thuộc vào mục ñích sử dụng màng oxyt Bảng 10.2. Thành phần và chế ñộ oxy hóa

n ơ Thành phần và chế ñộ Dòng một ychiều Dòng xoay Nh u Q chiều m è K y 180-200 125-130 H2SO4 (g/l) ạ +D 15-23 12-25 Nhiệt ñộ (oC) / m o 2 c 1.5-2 1.5-2 ia (A/dm ) Al . e l g 2 1.5-2 0.8-1.2 ia (A/dm ) Duraoo 21-28 12-13 ðiện thế (Volt)G Al 19-26 13-28 ðiện thế (Volt) Dura 40-50 (Al) 40-50 Thời gian (phút) 30-40 (Dura) Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• Nhu m màu nhôm và h p kim nhôm: Do màng oxyt có nhiều lỗ xốp nên có khả năng hấp phụ các chất màu hữu cơ, vô cơ, ñôi khi các chất màu này tác dụng với màng oxyt tạo thành các hợp chất hoá học. Ngoài ra, cácơnphản ứng tạo h màng oxyt màu có thể xảy ra trên lỗ xốp làm cho N y u Q có màu. m è K Ví dụ: muốn nhuộm màuạvàng da cam cho nhôm, y +D ñã anốt hoá vào dung người ta nhúng mẫu nhôm / m o dịch 5÷10g/l K2Cr2.O thời gian khoảng 30 phút, c 4 leñem nhúng vào trong dung dịch g rửa sạch, sau ñó o o G 3 cũng trong thời gian 30 phút.

50÷100g/l AgNO Màu của màng oxyt sẽ xuất hiện do phản ứng sau: K2Cr2O4 + AgNO3 = Ag2Cr2O4↓ + 2KNO3 vàng da cam Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 10.3. Thành phần dung dịch khi nhuộm màu các hợp chất vô cơ.

Màu nhuộm

Dung dịch 1 Muối

Nồng ñộ (g/l)

Dung dịch 2 Muối

Nồng ñộ n(g/l)

Hợp chất màu

Xanh

FeCl2

10-100 K4Fe(CN)6

ơ h N 10-50

Da lương

CuSO4

10-100 K4Fe(CN) m 6

10-50

CuFe(CN)6

Vàng

Pb(CH3COO)2

100- /+D K2Cr2O7 200 om

50100

PbCr2O7

è K ạy

c . le

y u Q

Xanh da trời

Trắng

Pb(CH3COO)2g 10-50

Na2SO4

10-50

PbSO4

Vàng ánh

Na2SO3

KMnO4

10-50

MnO

ðen

Co(CH3COO)2

10-100 KMnO4

15-25

CoO

G

oo

10-50

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 10.4. Thành phần dung dịch khi nhuộm màu các hợp chất hữu cơ.

Tên chất màu Alizarin vàng

Nồng ñộ (g/l)

pH

Nhiệt ñộ (oC) n ơ Nh 50

5

y u Q cam 1-3 4-5 m è K y ạ D + / cho 1 m 4-7 o c . le g o 1 o cho 6-7 G

Vàng da cho nhôm Màu tím nhôm Vàng 53 nhôm Xanh cho nhôm Alizarin ñỏ

1 2

3-4

20-25 50-60 50-60 50-60 50-60

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Bảng 10.5. Bảng thành phần và màu khi dùng muối vô ñể nhuộm màu ñiện hóa

Cấu tử NiSO4 MgSO4 (NH4)2SO4 H3BO4 pH :4.5 ÷5.1 NiSO4 SnSO4 (NH4 )2SO4 H3BO4 pH: 4.5 ÷ 5.1

Hàm lượng ðiện thế (g/l) (V) 20 20 10 20

Thời gian (phút)

ðiện cực

n

Màu của màng nhôm

ơ Niken h N yGrafit

10÷15

+D / m

o 20 c . le 20 g o 10 o G 10 ÷15 20

u Q 3 ÷12èm K y ạ

Màu nâu

Niken Grafit 3 ÷12

Màu nâu

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHỐT PHÁT HOÁ KIM LOẠI ðEN → Ph t phát hoá th ng Nhúng mẫu thép vào dung dịch nmuối phốt hơ dụng là phát ở dạng hoà tan, thườngNsử y u .HQ2O, Mn(HPO4), muối Majef: Mn(H2PO4)2m è K Fe(H2PO4)2 hay monophotphat Zn. Có y ạ D + sau: Me(H2PO4)2 dạng tổng quát như / m o c .

Muối này ở nhiệt le ñộ thường bị phân huỷ g o o nhưng không ñáng kể: G Me( H 2 PO4 ) 2 ⇔ Me( HPO4 ) + H 3 PO4

ðun nóng sẽ phân huỷ triệt ñể hơn: 4Me( H 2 PO4 ) 2 ⇔ Me( HPO4 ) + Me3 ( PO4 ) 2 + 5H 3 PO4 Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi nhúng thép vào dung dịch phôt phát sẽ xảy ra hai quá trình sau: • Quá trình anốt: Fe → Fe 2+ n ơ • Quá trình catốt: 2 H + 2e → H yNh u Q Ion H+ do sự phân li củaèmH3PO4 tự do hay K y do các phản ứng sau: Dạ +

2

+ / m

Me( H 2 POo4 ) 2 ⇔ Me 2+ + 2 H 2 PO4−

c . le

− + 2− H PO ⇔ H + HPO 4 og 2 4

o G

HPO42− ⇔ H + + PO43−

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Lớp dung dịch gần sát bề mặt mẫu thép ñạt ñến quá bảo hoà và kết tinh lên bề mặt thép tạo thành lớp phủ phốt phát theo phản ứng: Fe + HPO = FeHPO n 2+

2− 4

ơ h Mn 2+ + HPO42− = MnHPOy4N u 2+ 2− Q Zn + HPO4 = ZnHPO m 4 è 3Fe 2+ + 2 PO 43− y=KFe3 ( PO 4 ) 2 ạ D 3Mn + /2+PO = Mn ( PO ) m o 2+ c 3Zn + 2 PO 43− = Zn3 ( PO 4 ) 2 . le g o 2+

3− 4

4

3

4

2

o G

Thời gian phốt phát hoá khoảng 35-50 phút, nhiệt ñộ dung dịch duy trì khoảng 96-980C. Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

• • • • •

Thời gian, chiều dày, cấu trúc của lớp phốt phát hoá phụ thuộc vào các yếu tố sau: n ơ h N Kim loại. y u Q m Phương pháp gia côngKèbề mặt trước khi y ạ phốt phát hoá. +D / m o Nhiệt ñộ. c . le g Tạp chất G có oo trong dung dịch (SO42-, Cl-) Tỉ số axit chung và axit tự do.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ð axit t do ñược xác ñịnh bằng phép chuẩn ñộ với metyldacam. Cứ 10ml dung dịch thì mất 3-4ml NaOH 0.1N n ơ h N bằng phép ð axit chung ñược xác ñịnh y u Q chuẩn ñộ với phenolphtalein.

Cứ 10ml m è K y ạ dung dịch thì mất 28-30ml NaOH 0.1N D + / mNaOH 0.1N chuẩn này Lượng dung dịch o c . lebằng ñiểm. Vì vậy, chỉ số g ñược biểu thị o o axit chungG 28-30 ñiểm và chỉ số axit tự do 3-4 ñiểm.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

www.daykemquynhon.ucoz.com

SĆ°u tầm báť&#x;i GV. Nguyáť&#x2026;n Thanh TĂş # Google.com/+DấyKèmQuyNhĆĄn

ThĂ nh ph n vĂ ch Ăą lĂ m vi c: Majef 32g/l hĆĄn N 0 y u Nhiáť&#x2021;t Ăąáť&#x2122; 98-100 C Q m è K 40-65 phĂşt Tháť?i gian y ấ D + / Axit chung/Axit táťą do 7-8 m o c . le

G

g o o

NĆĄi báť&#x201C;i dưᝥng kiáşżn thᝊc ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła cho háť?c sinh cẼp 2+3 / Diáť&#x2026;n Ä?Ă n ToĂĄn - LĂ˝ - HĂła 1000B Trần HĆ°ng Ä?ấo Tp.Quy NhĆĄn Táť&#x2030;nh BĂŹnh Ä?áť&#x2039;nh

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ðẠI HỌC ðÀ NẴNG TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA:HÓA KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ðộc lập – Tự do – Hạnh phúc

ðỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: HÓA LÝ I 1. Tên học phần: - Tên tiếng Việt: Hóa lý I - Tên tiếng Anh: Physical Chemistry I - 2. Mã học phần:

Số tín chỉ: 3

n ơ h

www.daykemquynhon.ucoz.com

3. Khoa/Bộ môn phụ trách học phần: Hóa kỹ thuật – Trường ðHBK - ðHðN 4. Trình ñộ: cho sinh viên năm thứ 2

N y u

Q m - Các học phần học trước: Cơ sở lý thuyết hóaèhọc K y - Các học phần song hành: ạ D - Các yêu cầu khác ñối với học+ phần (nếu có)… / 6. Phân bổ thời gian ñối với các mhoạt ñộng: o + Lý thuyết: 40 tiết .c + Bài tập: 3 tiết e l 5 bài + Thực hành, thígnghiệm: + Thảo luận: 2 tiết o + Tự học, tự nghiên cứu: 45 ñến 90 tiết o G 7. Mục tiêu của học phần 5. ðiều kiện của học phần:

- Các học phần tiên quyết:

7.1. Mục tiêu chung: Hóa lý I là một học phần gồm phần nhiệt ñộng hoá học và ñiện hoá học.

Học phần này là cơ sở lý thuyết quan trọng như: công nghiệp hoá học, công nghiệp lọc - hóa dầu, công nghiệp chế biến thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng, hóa nông, kỹ thuật nhiệt và trong nhiều lĩnh vực khoa học và công nghệ khác.

7.2. Mục tiêu cụ thể: Mục tiêu của học phần là trang bị cho người học:

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

* Kiến thức: trang bị cho sinh viên ngành hoá, môi trường những kiến thức cơ bản về ứng dụng các ñịnh luật về nhiệt ñộng hoá học, ñiện hóa học * Kỹ năng: giải quyết các vấn ñề hoá lí, các quá trình hoá học và ñiện hóa học, ñồng thời phân tích ñược các tính chất của pha ở trạng thái cân bằng, nhằm tiên ñoán sự diễn biến theo thời gian và kết quả của các quá trình hóa học và ñiện hóa dựa trên những hiểu biết vĩ mô như nhiệt ñộ, áp suất, nồng ñộ, khối lượng, thế ñiện cực, …. * Thái ñộ: hợp tác khi làm việc nhóm và ñộc lập khi làm việc riêng rẻ trong việc giải quyết các bài toán hóa học cũng như các vấn ñề liên quan ñến hóa lý

n ơ h

www.daykemquynhon.ucoz.com

7.3. Kết quả ñầu ra (Chuẩn ñầu ra)

N y u

Sau khi học xong học phần này sinh viên khả năng: -

-

-

Hiểu ñược các khái niệm cơ bản nhiệt ñộng lực học.

Q m èquá trình và các phản ứng hóa K Xác ñịnh chiều hướng xảy ra trong các y ạ học D + Xác ñịnh các hằng số cân/ bằng và các yếu tố ảnh hưởng ñến cân bằng m o ccác phản ứng xảy ra trên các ranh giới pha Hiểu rõ bản chất . e lvà dự ñoán khả năng ăn mòn của kim loại trong các môi g Tính toán okhác nhau. o trường G Tính toán xác ñịnh lượng nhiệt trao ñổi trong các quá trình cân bằng

Có thể thực hiện một số biện pháp chống ăn mòn của kim loại trong các môi trường khác nhau.

8. Tóm tắt nội dung học phần Gồm hai phần chính: Phần 1: Nhiệt ñộng hóa học gồm nguyên lý 1, nguyên lý 2, nguyên lý 3 của nhiệt ñộng hóa học, cân bằng hóa học, cân bằng pha.

Phần 2: ðiện hóa và ăn mòn gồm cơ sở lý thuyết của các quá trình ñiện hóa, nguyên lý của quá trình ăn mòn ñiện hóa, các phương pháp bảo vệ ăn mòn.

9. Nhiệm vụ của sinh viên:

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

- ðến lớp học tập, làm bài tập (hoặc viết tiểu luân).

- Nộp bài tập (hoặc tiểu luân).

- Tham dự kiểm tra giữa học kỳ và thi kết thức học phần.

10. Tài liệu học tập: - Bài giảng chính (những giáo trình, bài giảng này phải có trong Trung tâm Học liệu và Trung tâm Thông tin tư liệu ðHðN... ) 1. Bài giảng nhiệt ñộng hóa học – Lê Ngọc Trung (biên soạn) 2. Bài giảng ăn mòn và bảo vệ kim loại - Lê Ngọc Trung (biên soạn) - Tài liệu tham khảo

n ơ [2]. ðào văn Lượng. Nhiệt ñộng hoá học. NXBKH&KT, HCM, 2005. h N y Problems and [3]. E.V. Kiselyova, G.S. Karetnikov, I.V. Kudryashov. u exercises in physical Chemistry; Moscow, 1987. Q mvà bảo vệ kim loại. NXB è [4]. W.A. SChultze; Phan Lương Cầm. Ăn mòn K y KH&KT, Hà Nội, 1985. ạ D [5]. Nguyễn Văn Tuế. Ăn mòn và bảo + vệ kim loại. NXB KH&KT, 2001. / [6] Denny A. Jones. Principlem and prevention of Corrosion. New York, 1992. o csinh viên: 11. Tiêu chuẩn ñánh giá . e lthêm từ 0,5 ñiểm ñến 1,0 ñiểm trong các bài kiểm tra giữa Có thể cộng g o kỳ, cuối kỳo và bài tập (hoặc tiểu luận) ñối với những sinh viên ñi học chuyên G

www.daykemquynhon.ucoz.com

[1]. Trần Xuân Hoành. Nhiệt ñộng hoá học. NXBKH&KT, Hà Nội, 2003.

cần, ñóng góp xây dựng bài trong các buổi giảng, buổi thảo luận, làm tốt và ñầy ñủ các bài tập và các chuyên ñề ñược giao.

12. Thang ñiểm: - Bài tập (tiểu luận)

trọng số: 0,2

- Kiểm tra giữa học kỳ:

trọng số: 0,2.

Hình thức: tự luận

- Thi kết thúc học phần:

trọng số: 0.6

Hình thức: tự luận

13. Thông tin về ñội ngũ giảng viên Họ và tên:

LÊ NGỌC TRUNG

ðịa chỉ hộp thư: lntrung@dut.udn.vn

ðiện thoại: 0985756923 (lntrungbk@gmail.com)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

NGUYỄN ðÌNH LÂM

ðiện thoại: 0989078015

ðịa chỉ hộp thư: nguyendl@ud.edu.vn 14. Nội dung chi tiết học phần: Phần 1: NHIỆT ðỘNG HÓA HỌC Chương mở ñầu: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN, ðỊNH NGHĨA - Hệ và môi trường bên ngoài - Biến số trạng thái - Phương trình trạng thái - Hàm trạng thái

n ơ h

- Các dạng năng lượng khác nhau

www.daykemquynhon.ucoz.com

- Khái niệm cân bằng và biến ñổi hệ

N y u

Chương 1: NGUYÊN LÝ I CỦA NHIỆT ðỘNG HỌC VÀ ÁP DỤNG

Q m 1.1.1. Các trạng thái khác nhauK củaèchất ycủa khí lý tưởng 1.1.2. Phương trình trạng thái ạ D 1.2. Nguyên lý I nhiệt ñộng+ học. / m 1.2.1. Hệ số nhiệt o c .

1.2.2. Biểu thức toán học của nguyên lý I e luật Joule lðịnh 1.2.3. g o o 1.2.4. Hệ số nhiệt và công thức Laplace G

NGUYÊN LÝ I VÀO HOÁ HỌC

1.1. Phương trình trạng thái khí.

1.3. Áp dụng nguyên lý I vào hoá học.

1.3.1. Nhiệt ñẳng tích và nhiệt ñẳng áp 1.3.2. ðịnh luật Hess, enthalpy tạo thành, enthalpy cháy của một chất 1.3.3. Tính nhiệt của các quá trình hoá và lý một cách có hệ thống 1.4. Sự phụ thuộc nhiệt của phản ứng vào nhiệt ñộ; ñịnh luật Kirchhoff.

1.5. Thảo luận 1.6. Bài tập.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Chương 2: NGUYÊN LÝ II CỦA NHIỆT ðỘNG HỌC VÀ ÁP DỤNG NGUYÊN LÝ II VÀO HOÁ HỌC 2.1. Máy nhiệt và chu trình Carnot của một khí lý tưởng.

2.2. Entropy và nguyên lý II của nhiệt ñộng học.

2.2.1. Entropy 2.2.2. Biến thiên entropy 2.3. Giải thích entropy trên cơ sở thống kê.

2.3.1. Entropy và ñộ hỗn ñộn trạng thái của hệ 2.3.2. Trạng thái vĩ mô và trạng thái vi mô 2.3.3. Xác suất nhiệt ñộng và entropy

n ơ 2.4.1. Biến thiên entropy trong quá trình biến ñổi trạng thái của h N chất nguyên chất y u 2.4.2. Biến thiên entropy của chất nguyênQ chất theo nhiệt ñộ mñẳng nhiệt của khí lý tưởng 2.4.3. Biến thiên entropy gắn với dãn è Ktrình trộn lãn hai khí lý tưởng 2.4.4. Biến thiên entropy củay quá ạ 2.5. Nguyên lý thứ III của nhiệt ñộng học và entropy tuyệt ñối.

D + 2.5.1. ðịnh luật III /của nhiệt ñộng học m o 2.5.2. Tính giá trị entropy tuyệt ñối c . e biến thiên entropy cho các phản ứng 2.5.3.lTính g onhiệt ñộng và tiêu chuẩn tự diễn biến của quá trình.

2.6. Thế o G 2.6.1. Thế nhiệt ñộng

www.daykemquynhon.ucoz.com

2.4. Tính biến thiên entropy cho một số quá trình.

2.6.2. Tiêu chuẩn tự diễn biến của quá trình 2.7. Sự phụ thuộc thế ñẳng nhiệt, ñẳng áp vào nhiệt ñộ và áp suất ñôi với chất nguyên chất.

2.7.1. Sự phụ thuộc biến thiên thế ñẳng nhiệt, ñẳng áp vào nhiệt ñộ 2.7.2. Sự phụ thuộc thế ñẳng nhiệt, ñẳng áp vào áp suất 2.8. ðại lượng mol riêng phần và thế hoá học.

2.8.1. ðại lượng mol riêng phần 2.8.2. Thế hoá học

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

2.8.3. Tính cộng tính của năng lượng Gibbs và phương trình Gibbs-Duhem I 2.8.4. Phương trình Gibbs-Duhem II 2.9. Ứng dụng nhiệt ñộng học cho các máy nhiệt.

2.9.1. ðộng cơ nhiệt thuận nghịch lưỡng nhiệt 2.9.2. Máy làm lạnh 2.9.3. Bơm nhiệt 2.10. Thảo luận 2.11. Bài tập.

Chương 3: CÂN BẰNG HOÁ HỌC

n ơ h

3.1. ðại cương về cân bằng hoá học.

www.daykemquynhon.ucoz.com

3.1.1. Khái niệm 3.1.2. Cân bằng bền và giả bền

N y u

Q m 3.2. Hằng số cân bằng và phương trình ñẳng nhiệt Van'tHoff. è K 3.3. Mối liên hệ giữa các hằng số cân bằng. y ạ 3.3.1. Mối liên hệ giữa D Kp và Kc + Kp , Kn và KY / 3.3.2. Mối liên hệ giữa m 3.4. Cân bằng ñồngo thể trong pha lỏng. c . e 3.5. Cân bằng hoá l học dị thể. g o Hệ chứa một pha lỏng và một pha rắn 3.5.1. o G 3.5.2. Hệ chứa một pha khí và một pha rắn 3.1.3. Hai loại cân bằng hoá học

3.6. Các yếu tố ảnh hưởng ñến cân bằng hoá học.

3.6.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ và phương trình ñẳng áp Van'thoff 3.6.2. Ảnh hưởng của áp suất tới dịch chuyển cân bằng 3.6.3. Ảnh hưởng của thành phần ban ñầu và khí trơ tới cân bằng 3.7. Các phương pháp xác ñịnh hằng số cân bằng.

3.7.1. Tính hằng số cân bằng dựa trên dữ liệu quang phổ và nhiệt hoá 3.7.2. Phương pháp nhiệt ñộng 3.7.3. Tính hằng số cân bằng hoá học bằng phương pháp gián tiếp

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

3.7.4. Xác ñịnh hằng số cân bằng bằng phương pháp thực nghiệm 3.8. Thảo luận 3.9. Bài tập.

Chương 4: CÂN BẰNG PHA VÀ DUNG DỊCH 4.1. Dung dịch và cách biểu diễn nồng ñộ dung dịch.

4.1.1. ðại cương về dung dịch 4.1.2. Khái niệm về fugat và hoạt ñộ 4.2. Dung dịch lý tưởng và dung dịch thực.

4.2.1. Dung dịch lý tưởng và ñịnh luật Raoult 4.2.2. Dung dịch loãng và dung dịch vô cùng loãng

n ơ h

www.daykemquynhon.ucoz.com

4.2.3. Dung dịch thực ñậm ñặc 4.3. Cân bằng pha và qui tắc pha Gibbs.

4.4. Cân bằng pha trong hệ một cấu tử.

N y u

Q m 4.4.2. Áp dụng phương trình Clapeyron cho quá trình chuyển pha è K và phương trình Clausius-Clapeyron y ạ 4.4.3. Giản ñồ pha của D nước + 4.4.4. Giản ñồ trạng/ thái của lưu huỳnh mhai pha lỏng và rắn. o 4.5. Hệ hai cấu tử gồm c .không e 4.5.1.lHệ tạo thành hợp chất hoá học g o Hệ tạo thành hợp chất hoá học bền không phân huỷ khi 4.5.2. o nóng chảy G 4.4.1. Phương trình Clapeyron

4.5.3. Hệ tạo thành hợp chất hoá học không bền phân huỷ khi nóng chảy 4.6. Hệ ba cấu tử.

4.6.1. Các phương pháp biểu diễn 4.6.2. Giản ñồ không gian hệ ba cấu tử 4.7. Cân bằng lỏng - lỏng hệ hai cấu tử.

4.7.1. Giản ñồ trạng thái cân bằng lỏng - lỏng 4.7.2. Qui tắc ñòn bẩy 4.8. Cân bằng lỏng - hơi hệ hai cấu tử.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

4.8.1. Hai chất lỏng tan lẫn hoàn toàn và tạo thành dung dịch lý tưởng 4.8.2. Hai chất lỏng tan lẫn và tạo thành dung dịch thực 4.8.3. Giản ñồ cân bằng lỏng hơi 4.9. Sự chưng cất.

4.9.1. Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử 4.9.2. Chưng luyện 4.10. Những tính chất tổng hợp hoặc kết hợp của dung dịch.

4.10.1. Sự hoà tan rắn và khí trong lỏng 4.10.2. ðộ giảm áp suất hơi bão hoà của dung môi trên dung dịch

n ơ h

www.daykemquynhon.ucoz.com

4.10.3. ðộ giảm ñiểm ñông ñặc (kết tinh) và ñộ tăng ñiểm sôi của dung dịch

N y u

4.11. Cân bằng lỏng - hơi hệ hai cấu tử hoàn toàn tan lẫn.

Q m tan lẫn è K 4.11.2. Chưng cất theo hơi nước y ạ 4.12. ðịnh luật phân bố và áp D dụng ñịnh luật vào quá trình chiết. +bố / 4.12.1. ðịnh luật phân mñịnh luật phân bố và sự chiết o 4.12.2. Áp dụng .c 4.13. Âp suấtle thẩm thấu. g Hiện tưởng thẩm thấu và áp suất thẩm thấu o 4.13.1.

Go4.13.2. Ý nghĩa của áp suất thẩm thấu.

4.11.1. Âp suất hơi trên hệ lỏng gồm hai cấu tử hoàn toàn không

4.14. Thảo luận 4.15. Bài tập.

Phần 2: ðIỆN HÓA HỌC VÀ ĂN MÒN Chương 5: CƠ SỞ NHIỆT ðỘNG CỦA HỆ OXY HÓA KHỬ 5.1. Thế ñiện hoá và cân bằng trên ranh giới pha ñiện cực - dung dịch 5.2. Hiệu thế giữa hai pha 5.3. Vận dụng khái niệm về thế ñiện hoá ñể xét cân bằng ñiện hoá trên một số ranh giới pha 5.4. Pin ñiện: sức ñiện ñộng và thế ñiện cực

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

5.4.1. Pin ñiện 5.4.2. Sức ñiện ñộng với phương trình Nernst 5.4.3. Thế ñiện cực với phương trình Nernst 5.4.4. Qui ước quốc tế về dấu và cách viết sơ ñồ ñiên cực, pin 5.5. Các loại ñiện cực 5.6. Thảo luận 5.7. Bài tập Chương 6: ðỘNG HỌC CÁC QUÁ TRÌNH ðIỆN CỰC 6.1. ðộng học quá trình ñiện cực ñơn giản không kèm theo hấp phụ vật lí và hóa học

n ơ h

www.daykemquynhon.ucoz.com

6.1.1. Sự phân cực, nguyên nhân gây nên sự phân cực

N y u

6.1.2. Quá trình catốt và anốt

6.1.3. Phương trình của ñường cong phân cực

Q m 6.2. ðộng học quá trình khuyếch tán è K 6.2.1. ðặc ñiểm của ñường cong y phân cực ạ 6.2.2. Tốc ñộ khuyếch D tán + 6.2.3. Ý nghĩa của /tốc ñộ giới hạn m o Chương 7: ĂN MÒN ðIỆN HÓA c . e 7.1. Giới thiệu. l g o ứng ñiện hoá.

7.2. Phản o 7.3.

Gðịnh luật Faraday.

6.1.4. Tính chất của ñường cong phân cực

7.4. Tốc ñộ phản ứng ñiện hoá.

7.4.1. Phản ứng ñiện cực bị khống chế bởi giai ñoạn chuyển ñiện tích 7.4.2. Phản ứng ñiện cực bị khống chế bởi khuyếch tán 7.4.3. Sự phân cực liên hợp Chương 8: LÝ THUYẾT ðIỆN THẾ HỖN HỢP 8.1. Cơ cấu ăn mòn ñiện hoá.

8.2. Nhiệt ñộng hoá học của quá trình ăn mòn.

8.3. ðộng hoá học của quá trình ăn mòn.

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

8.3.1. Ăn mòn với sự khử phân cực hydro 8.3.2. Ăn mòn với sự khử phân cực oxy 8.4. Lý thuyết ñiện thế hỗn hợp.

8.5. ðặc trưng của ăn mòn ñiện hoá.

8.6. Bài tập.

Chương 9: GIẢN ðỒ POURBAIX 9.1. Giới thiệu.

9.2. Giản ñồ E-pH của nước sạch ở 250C. 9.3. Giản ñồ E-pH của Me-H2O. 9.4. Công dụng của giản ñồ E-pH.

n ơ h

www.daykemquynhon.ucoz.com

Chương 10: LÝ THUYẾT THỤ ðỘNG HÓA & PHƯƠNG PHÁP BẢO VỆ ðIỆN HÓA 10.1 Thụ ñộng kim loại.

N y u

Q m 10.2.1. Phân cực anod bằng dòng ngoài è K 10.2.2. Nhúng kim loại vào chất y ñiện li có chất oxy hoá thích hợp ạ 10.2.3. Ảnh hưởng nồng ñộ chất oxy hoá D + 10.2.4. Ảnh hưởng/tốc ñộ chuyển ñộng dung dịch m o 10.3. Bảo vệ kim loại bằng phương pháp ñiện hóa. c .

10.3.1. leBảo vệ anốt. g o Bảo vệ catốt.

10.3.2. o G

10.2. ðộng học của quá trình thụ ñộng hoá.

TRƯỞNG KHOA

ðà Nẵng, ngày 22 tháng 6 năm 2012 TRƯỞNG BỘ MÔN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định