органическая химия

• Первый закон термодинамики. Что такое «энтальпия», для чего применяется эта функция состояния?
В основе строгого количественного описания термодинамических процессов лежит первый закон термодинамики. Для закрытых систем (т.е. не обменивающихся с окружающей средой веществом, но возможен обмен энергией) он может быть сформулирован следующим образом: Теплота Q, подведенная к закрытой системе, расходуется на повышение ее внутренней энергии U и совершение работы W (в дифференциальной и интегральной формах соответственно):
δQ = dU + δW, Q = ΔU + W
Фактически первый закон термодинамики – это закон сохранения (эквивалентности) энергии при её превращениях из одной формы в другую с учетом возможности выделения или поглощения теплоты и совершения работы.
Энтальпия системы – это однозначная функция H состояния термодинамической системы при независимых параметрах энтропии S и давлении P, которая связана с внутренней энергией U соотношением:
H = U + PV
где V – объем системы.
В химии чаще всего рассматривают изобарические процессы (P = const), и тепловой эффект в этом случае называют изменением энтальпии системы или энтальпией процесса:
Qp=ΔH
ΔH = ΔU + PΔV
Энтальпия имеет размерность энергии (кДж). Ее величина пропорциональна количеству вещества; энтальпия единицы количества вещества (моль) измеряется в кДжċмоль–1.
В термодинамической системе выделяющуюся теплоту химического процесса считают отрицательной (экзотермический процесс, ΔH < 0), а поглощение системой теплоты соответствует эндотермическому процессу, ΔH > 0.


• Скорость химической реакции
Скоростью химической реакции называется изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени при неизменном объеме системы.

где w - истинная скорость в данный момент времени; n – число молей данного вещества в объеме V. Если рассматриваемый объем постоянен, то скорость определяется изменением концентрации реагирующего вещества в единицу времени:

Производная dc/dt положительна, если рассматривается изменение концентрации одного из продуктов реакции, и отрицательна, если рассматривается исходное вещество.
Размерность скорости химической реакции:
[w]=(объемная концентрация)·(время)-1, или (давление)·(время)-1 .
Поскольку скорость реакции определяется числом встреч реагирующих частиц, она в каждый момент времени пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенными в некоторые степени – это основной постулат химической кинетики, называемый законом действующих масс. Так, для химической реакции:

Зависимость скорости от состава реакционной смеси выражает кинетическое уравнение:

где k - константа скорости реакции; ni –порядок реакции по данному i-му реагенту.
Константа скорости реакции k численно равна скорости реакции, если концентрации всех участников реакции равны единице. По физическому смыслу константа скорости – это удельная скорость реакции или стандартная скорость (при ci=1)
Скорость химической реакции зависит от:
- природы и концентрации реагирующих веществ;
- температуры;
- давления (для реакций с участием газов);
- присутствия катализаторов;
- среды (для реакций в растворах).