Entroopia on olekufunktsioon Tulenevalt soojusliikumise kaootilisest iseloomust liiguvad molekulaarsed süsteemid alati süsteemi ühtlustumise suunas TD teine seadus: isoleeritud süsteemi entroopia püüab saavutada maksimaalset väärtust Omapead jäetuna lähevad asjad ikka segamini mitte korda Termodünaamika teine seadus avatud süsteemides Gibbsi vabaenergia G Bioloogilised süsteemid on avatud süsteemid Gibbsi vabaenergia G (J, J/mol) arvestab mõlemat entalpiat ja entroopiat Konstantsel rõhul ja temperatuuril: G = H -TS TD teine seadus: termodünaamiliselt soodsa protsessi G on märgilt negatiivne, G < 0 Termodünaamiliselt soodsad protsessid kulgevad isevooluliselt G näitab maksimaalset kasuliku töö hulka mida antud protsessi toimumise arvelt on võimalik teha Tasakaaluolekus ei toimu süsteemiga summaarset muutust ja G = 0 Elu on tasakaalolekust kaugel. Kompenseerimaks korrapäraste
protsessides. Üldiselt on vesiniksidemetel oluline mõju *molekulide assotsiatsioonile/dissotsiatsioonile *ainete lahustumisele, kristallumisele jne *molekulide, eriti makromolekulide konformatsioonile jpm.Vesiniksidemete esinemine/puudumine mõjutab aine omadusi.olemasolu soodustab ainete lahustuvust, puudumine kahandab. 3) Gibbsi energia J.W.Gibbs- ameerika füüsik-teoreetik, peam.tööd keemil. termodünaamika ja statistilise mehaanika alalt, üks vektorarvutuse loojaid. Entalpiat ja entroopiat ühendav termodünaamiline funktsioon(G).G= H-TS (G-Gibbsi energia, H-Entalpia, S-entroopia). Gibbsi energia abil on mugav väljendada keemiliste protsesside tasakaalu(selles on tema kasutamise mõte). 4) Sõna keemia tähendus ja päritolu Tuleb kreekakeelsest sõnast khemia(mis omakorda egiptusekeelsest sõnast kham või hemi. kunst muuta ,,tavalisi"metalle väärismetallideka või nende sulamiteks. Keemia on teadus ainetest ja nende muundumise seaduspärasustest.
Kui on kaks vedelikukihti: lahus ja lahusti kontaktis ja nad eraldada poolläbilaskva membraaniga, mis ei lase lahustunud aine molekule, siis see aine lahusesse ei difundeeru. Sellisel juhul toimub osmoos. Osmootne rõhk arvuliselt võrdne rõhuga, mida avaldaks lahustunud aine, kui ta ideaalgaasina täidaks antud temp. lahuse poolt hõivatud ruumala. VEEL(küsimused, mis olid 2007 või 2008, aga mitte 2009): 1. Gibbsi energia Gibbsi energia - entalpiat ja entroopiat ühendav termodünaamiline funktsioon G = H TS Gibbsi energia abil on mugav väljendada keemiliste protsesside tasakaalu. Iseeneslikud protsessid suletud süsteemis lõpevad alati tasakaaluolekuga. Tasakaalu olekus (G) väärtus minimaalne. 2. Elektronorbitaalide teooria - elektronide jaotustiheduse kuju nim. Orbitaaliks. Elektronorbitaale kujutatakse summaarse tõenäosuse piirkondadena, mis hõlmavad kuni 99% ruumist, kus elektron võib esineda
Ainete lahustumisele, kristalliseerumisele jne Molekulide, eriti makromolekulide konformatsioonile jpm Vesiniksideme esinemine/puudumine mõjut aine omadusi Vesiniksideme tõttu on kõrge elektronegatiivsusega elementide ühenditel anomaalselt kõrged sulamis ja keemistemperatuurid Vesiniksidemete olemasolu soodustab ainete lahustuvust 3) Gibbsi energiad Entalpiat (termodünaamilise keha siseenergia (u) ja rõhuenergia (pv) summa) ja entroopiat(korrapäratuse mõõt) ühendav termodünaamiline funktsioon G = H TS G Gibbsi energia H entalpia S entroopia Gibbsi energia abil väljendatakse keemiliste protsesside tasakaalu. Keemil protsesside termodünaamilise tasakaalu väljendamine Gibbsi en kaudu. Keemiliste reaktsioonide käigus Gibbsi energia väheneb
Siseenergia muut ( qv = U ) on võrdne soojusefektiga konstantsel ruumalal Entalpia muut ( qp = H )on soojusefekt konstantsel rõhul Standardne entalpiamuut H sellise protsessi entalpiamuut, mille korral nii lähteained kui ka saadused on oma standardolekus Standardolek aine standardolek mingil temperatuuril on tema puhas vorm rõhul 1 bar (~1 atm). Keemilise reaktsiooni entalpia on soojusefekt, mis kaasneb keemilise reaktsiooniga (kui rõhk ja temperatuur ei muutu). Reaktsiooni entalpiat 298K juures nimetatakse reaktsiooni standardseks entalpiaks Standardne tekkentalpia soojusefekt 1 mooli aine tekkimisel puhastest lihtainetest nende standardolekus. Standardne põlemisentalpia soojusefekt 1 mooli orgaanilise aine täielikul oksüdeerumisel CO2-ks ja veeks (ja lisaks N2-ks, kui ühend sisaldab lämmastikku). Keemiliste reaktsioonide soojusefekti arvutamine põhineb Hessi seadusel: Reaktsiooni
ei ole võimalik ehitada perioodiliselt töötavat soojusjõumasinat, mille tegevuse ainus tulemus on soojuse muundumine tööks. - väljendab protsesside suundi, tasakaaluolekuid - võimaldab määrata ainete reaktsioonivõimelisust ja reakts. tulemust TD III printsiip määrab süsteemide käitumise absoluutse nullpunkti läheduses. Reaktsioonientroopia - entroopiamuut keemilises reaktsioonis s.o. reaktsioonisaaduste entroopiate summa miinus lähteainete entroopiate summa. Gibbsi energia - entalpiat ja entroopiat ühendav termodünaamiline funktsioon G = H - TS ; G - Gibbsi energia ; H – entalpia ; S – entroopia. Gibbsi energia abil on mugav väljendada keemiliste protsesside tasakaalu. Tasakaalureaktsioonid- Selliste reaktsioonide tasakaaluolekut kirjeldab tasakaalukonstant K, mis arvestab reaktsioonivõrrandi kordajaid. H2 (g) + I2 (g) = 2HI (g) ; K = HI2 : H2I2 Tasakaalukonstant 1) on murd, mille lugejaks on reaktsioonisaaduste
määrab süsteemide käitumise absoluutse nullpunkti läheduses.Entroopia: - korrapäratuse mõõt. Entroopia S defineeritakse tõenäosuse W kaudu Boltzmanni võrrandiga: S=(R:Na)*ln W (universaalse gaasikonstandi ja Avogadro arvu suhe). Agregaatoleku piires kasvab entroopia: temp tõusuga, gaasi paisumisel (rõhu vähenemisel), tahke aine lahustumisel, struktuuride lagunemisel, erinevate ainete puhul: molekulmassi kasvades. Gibbsi energia: - entalpiat ja entroopiat ühendav termodünaamiline funktsioon G = H - TS kus G - Gibbsi energia, H entalpia, S entroopia. Gibbsi energia abil on mugav väljendada keemiliste protsesside tasakaalu. Püsival P ja T sõltub G väärtus ainult süsteemi koostisest. Iseeneslike protsesside puhul alati G<0 järelikult soodustab neid protsesse entalpia vähenemine (H<0) ja entroopia suurenemine (S>0). Gibbsi energia määrab reaktsiooni toimumise võimaluse
Endotermilise protsessi korral H > 0 ja eksotermilise protsessi korral H < 0. Standardne entalpiamuut H sellise protsessi entalpiamuut, mille korral nii lähteained kui ka saadused on oma standardolekus Standardolek aine standardolek mingil temperatuuril on tema puhas vorm rõhul 1 bar (~1 atm). Et me saame rääkida standardolekutest suvalisel temperatuuril (nt. vedela etanooli standardolek 298K juures on puhas vedel etanool 298K ja 1 baari juures). Samamoodi saab standardset entalpiat leida suvalisel temperatuuril. Tavaliselt on tabelites toodud H0 25°C juures, kui pole märgitud teisiti. Entalpia muut füüsikaliste protsesside korral Faasilise ülemineku soojusefekt entalpiamuut üleminekul ühest faasist teise. Standardne aurustumisentalpia (e aurustumissoojus) on soojushulk, mis on vajalik 1 mooli puhta vedeliku üleminekul auruks, kui nii vedel faas algolekus kui ka aur lõppolekus on rõhul 1 bar.
Endotermilise protsessi korral H > 0 ja eksotermilise protsessi korral H < 0. Standardne entalpiamuut H sellise protsessi entalpiamuut, mille korral nii lähteained kui ka saadused on oma standardolekus Standardolek aine standardolek mingil temperatuuril on tema puhas vorm rõhul 1 bar (~1 atm). Et me saame rääkida standardolekutest suvalisel temperatuuril (nt. vedela etanooli standardolek 298K juures on puhas vedel etanool 298K ja 1 baari juures). Samamoodi saab standardset entalpiat leida suvalisel temperatuuril. Tavaliselt on tabelites toodud H0 25°C juures, kui pole märgitud teisiti. Entalpia muut füüsikaliste protsesside korral Faasilise ülemineku soojusefekt entalpiamuut üleminekul ühest faasist teise. Standardne aurustumisentalpia (e aurustumissoojus) on soojushulk, mis on vajalik 1 mooli puhta vedeliku üleminekul auruks, kui nii vedel faas algolekus kui ka aur lõppolekus on rõhul 1 bar.
heterogeensete süsteemide korral ka loomulikult reagentide peenestusaste ja segamiskiirus. Näiteid 17 1. Leia alltoodud reaktsiooni soojuseffekt kui H2O moodustumissoojus ΔHf0 on - 241,8 kJ/mol: 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) lahendus. [–241,8 - 0 - 0]x2 = -483,6 kJ/mol. Siin on tegu entalpiate vahega. Saadud väärtus väljendab vee moodustumissoojust ehk entalpiat kui ta tekib standarttingimusis stabiilseist elementidest, see on molekulaarsest vesinikust ja molekulaarsest hapnikust. Tihti kasutatakse tabeleis ka ühendite entalpiate väärtusi, mis on saadud nende ühendite tekkimisel vabadest aatomitest. Neid entalpiate väärtusi tähistatakse ΔHac0 Kasutame neid väärtusi analüüsimaks ülaltoodud reaktsiooni soojuseffekti põhjusi. Käsiraamatust leiame ΔHac0 väärtused :
Mikroolekute arvu, mille abil saab teostada antud makroolekut nim. Termodünaamilisek tõenäosuseks W. Entroopia defineeritakse tõenäosuse kaudu. S= R/NA*lnW (NA avogadro arv, R-universaalgaasikonst.) Entroopia mõõtühikuks on R/NA = 1,38*10-23 J/K*mol Entroopia iseloomustab süsteemi korrapäratust. Kõrgemal temp. on entroopia suurem. Entroopia kasvab aine molaarmassi ja koostisse kuuluvate arvude suurenemisega. Gibbsi energia: ameerika teadlane Gibbs võttis kasutusele entalpiat ja entroopiat ühendava funktsiooni: G= H-TS (H- entalpia; TS-entroopia) ja seda seost nim. Gibbsi energiaks. Kontstantse temp. ja rõhu korral on Gibbsi energia võrdne: G=H-TS Süsteemi Gibbsi energia võib muutuda temp. rõhu või koostise muutudes. Kui P ja T ei muutu, muutub Gibbsi energia ainult reaktsiooni kulgemisel-> Gibbsi energia väheneb kuni miinimumini, millele vastab tasakaaluolek. Const. P ja T korral on Gibbsi energia minimaalne ja tema muutus võrdne 0ga.
(vt valem 12) Niiskeõhu entalpia arvutatakse 1kg kuiva õhu ehk (1 + d10- 3 )kg niiske g õhu kohta. Sest d kg antakse. Niiske õhu entalpia võrdub kuiva õhu entalpia ja veeauru entalpiate summana. H = H + H a =1,0t + (2501+1,93t)d10- 3 KJ Kg H a =10 ha d =10 d(2501+1,93t) KJ Kg -3 -3 H =C p t Niiskeõhu entalpia skaala 0 punktiks loetakse kuiva õhu entalpiat 0C 0 (mille puhul d=0). Seega entalpia diagrammidel võib see entalpia väärtus omada pos. väärtusi ja neg. väärtusi. (-30...+30) võib õhu erisoojuse C p = 1KJ KgK lugeda konstantseks. C pa = 1,93 KJ KgK ha - 1kg veeauru entalpia KJ/Kg kohta. ha = r0 + C pa t = 2501+ 1,93t r0 - veeaurustumis soojus (valem 14) H = (1,0 +1,93d 10 )t + 2501d10 KJ Kg
(alaindeks (V) tähistab püsivat parameetrit, antud juhul ruumala) Kui protsess toimub püsival rõhul (P = const, isobaarne protsess), siis gaaside eraldumisel teeb süsteem (paisumis)tööd: Sellisel juhul Suurust H nimetatakse entalpiaks. Entalpia muut on püsival rõhul süsteemi poolt vastu võetud või sellest eraldunud soojus. Arvestades, et enamik protsesse toimub atmosfäärirõhul, siis kasutades siseenergia asemel entalpiat, saab vältida tülikaid paisumistöö arvestusi. Entalpia, nii nagu siseenergia, on üks süsteemi olekufunktsioonidest. Kalorimeetria Kalorimeetria (,,soojuse mõõtmine") võimaldab eksperimentaalselt määrata mitmesuguste protsesside (sealhulgas keemiliste reaktsioonide) käigus ülekanduvaid soojushulki. Termokeemilisi mõõtmisi teostatakse kalorimeetriga. Kalorimeeter kujutab endast isoleeritud süsteemi, kus keemilise reaktsiooni soojusefekti määramiseks mõõdetakse teadaoleva
annaabi.ee 
