如何根據(jù)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)判斷所需要的主反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的可能性并合理選擇反應(yīng)條件
- 教育綜合
- 2022-10-18 07:56:25
用熱力學(xué)原理怎么判斷該反應(yīng)是否能實(shí)現(xiàn)
首先考慮熱力學(xué)。沒有其他功的情況下,△G可以作為判據(jù)。題主說的電解水就屬于引入了其他功——電功。很多有前景的反應(yīng)其實(shí)都是△G>0的反應(yīng),怎樣實(shí)現(xiàn)呢?上帝說,要有光。例如光解水就是目前的研究熱點(diǎn)之一,光能清潔,而且是從太陽獲取,屬于根源上的收益……扯遠(yuǎn)了。光能的引入也是引入了其他功。另外△G反映的是反應(yīng)進(jìn)行程度,△G正值越大,反應(yīng)程度越小,一般△G>40kJ/mol可以認(rèn)為不反應(yīng)了。其次要考慮動(dòng)力學(xué)。其實(shí)有很多反應(yīng)熱力學(xué)判據(jù)會(huì)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)應(yīng)該很徹底,但是普通情況下(如常溫常壓沒有其他引發(fā)條件)很難發(fā)生。比如氫氣氧氣混合,一般需要“點(diǎn)火”等條件(引發(fā)自由基式爆炸反應(yīng))才能劇烈的生成水。這是因?yàn)榉磻?yīng)不是當(dāng)反應(yīng)體系中不止一個(gè)產(chǎn)物時(shí),怎樣利用熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)因素加以選擇和判斷
速率控制的,就是反應(yīng)快的就是動(dòng)力學(xué)。能量差控制的,就是反應(yīng)產(chǎn)物能量最低的是熱力學(xué)。一般高溫利于熱力學(xué)穩(wěn)定產(chǎn)物的生成,而低溫利于動(dòng)力學(xué)產(chǎn)物的生成。
影響電極電位的因素主要有二種,一種是電極的內(nèi)在因素,即:電極的熱力學(xué)過程(物質(zhì)的本性)是影響電極電位數(shù)值的決定因素;另外一種是外在因素,即溶液的濃度及溶液的pH值對(duì)電極電位的數(shù)值有影響。
擴(kuò)展資料:
對(duì)于近平衡區(qū)由演變的通用法則可導(dǎo)出熵產(chǎn)生最小原理,所以系統(tǒng)是穩(wěn)定的;但對(duì)于遠(yuǎn)離平衡的非線性區(qū)的系統(tǒng),就不總是穩(wěn)定的。存在一個(gè)臨界態(tài),稱為分支點(diǎn),系統(tǒng)在越過分支點(diǎn)后,任意小的擾動(dòng)譬如說漲落都可能誘發(fā)系統(tǒng)從穩(wěn)定到不穩(wěn)定態(tài)的突變,在其中呈現(xiàn)出新的時(shí)空有序結(jié)構(gòu)。
普里戈金等把這種有序結(jié)構(gòu)稱為耗散結(jié)構(gòu),這種現(xiàn)象叫自組織現(xiàn)象。如1900年H.貝納德在非均勻加熱的流體中觀察到的有序六角形對(duì)流格子和流體在高雷諾數(shù)區(qū)出現(xiàn)的從層流向湍流結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變等現(xiàn)象,其中都可觀察到大量分子團(tuán)的有序運(yùn)動(dòng)。
化學(xué)反應(yīng)的遠(yuǎn)離平衡區(qū)觀測到的非均勻和準(zhǔn)周期性的混合物的空間有序結(jié)構(gòu)和可能出現(xiàn)的反應(yīng)時(shí)序是在空間和時(shí)間上呈現(xiàn)出來的耗散結(jié)構(gòu)和自組織現(xiàn)象的重要例證。
參考資料來源:百度百科-熱力學(xué)
化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的條件,從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)來講分別是什么
熱力學(xué):研究反應(yīng)發(fā)生的可能性。主要研究問題:1、指定條件下,某一反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行(反應(yīng)方向,用吉布斯自由能描述);2、若反應(yīng)能給自發(fā)進(jìn)行,反應(yīng)進(jìn)行的程度(化學(xué)平衡,用平衡常數(shù)描述) 動(dòng)力學(xué):研究反應(yīng)的速率(快慢)及其影響因素、反應(yīng)機(jī)理,即反應(yīng)的現(xiàn)實(shí)性。 所以說動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)是相輔相成的,動(dòng)力學(xué)的研究必須以熱力學(xué)研究的結(jié)果為前提,而熱力學(xué)只有與動(dòng)力學(xué)結(jié)合才能全面解決化學(xué)反應(yīng)的實(shí)際問題。何為反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)控制和熱力學(xué)控制
動(dòng)力學(xué)是理論力學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科,它主要研究作用于物體的力與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象是運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體。動(dòng)力學(xué)是物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ),也是許多工程學(xué)科的基礎(chǔ)。許多數(shù)學(xué)上的進(jìn)展也常與解決動(dòng)力學(xué)問題有關(guān),所以數(shù)學(xué)家對(duì)動(dòng)力學(xué)有著濃厚的興趣。 熱力學(xué): 熱學(xué)的宏觀理論,是從能量轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)研究物質(zhì)的熱性質(zhì),闡明能量從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式時(shí)應(yīng)遵循的宏觀規(guī)律。熱力學(xué)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合整理而成的系統(tǒng)理論,它不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和微觀粒子的相互作用,也不涉及特殊物質(zhì)的具體性質(zhì),是一種唯象的宏觀理論,具有高度的可靠性和普遍性。動(dòng)力學(xué)控制,是由反應(yīng)速率常數(shù)控制,在相同條件下反應(yīng)速率快 熱力學(xué)控化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)之間的區(qū)別和聯(lián)系
聯(lián)系:化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)都屬于物理化學(xué)的一個(gè)分支。
區(qū)別:
一、研究對(duì)象不同
1、化學(xué)熱力學(xué):主要研究物質(zhì)系統(tǒng)在各種條件下的物理和化學(xué)變化中所伴隨著的能量變化。
2、化學(xué)動(dòng)力學(xué):研究對(duì)象是性質(zhì)隨時(shí)間而變化的非平衡的動(dòng)態(tài)體系。
二、作用不同
1、化學(xué)熱力學(xué):對(duì)化學(xué)反應(yīng)的方向和進(jìn)行的程度做出準(zhǔn)確的判斷。
2、化學(xué)動(dòng)力學(xué):通過化學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究,可以知道如何控制反應(yīng)條件,提高主反應(yīng)的速率,增加產(chǎn)品產(chǎn)量,抑制副反應(yīng)的速率,減少原料消耗,減少副產(chǎn)物,提高純度,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
三、特點(diǎn)不同
1、化學(xué)熱力學(xué):所有的物質(zhì)都具有能量,能量是守恒的,各種能量可以相互轉(zhuǎn)化;事物總是自發(fā)地趨向于平衡態(tài);處于平衡態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)可用幾個(gè)可觀測量描述?;瘜W(xué)熱力學(xué)是建立在三個(gè)基本定律基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
2、化學(xué)動(dòng)力學(xué):經(jīng)典的化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法不能制備單一量子態(tài)的反應(yīng)物,也不能檢測由單次反應(yīng)碰撞所產(chǎn)生的初生態(tài)產(chǎn)物。
參考資料來源: