1 / 34

efekty cieplne ( energetyczne ), towarzyszące reakcjom chemicznym ( TERMOCHEMIA )

TERMODYNAMIKA CHEMICZNA. efekty cieplne ( energetyczne ), towarzyszące reakcjom chemicznym ( TERMOCHEMIA ). stany równowagi, jakie ustalają się w wyniku reakcji chemicznych ( STATYKA CHEMICZNA ). Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ. POJĘCIA PODSTAWOWE.

xia
Download Presentation

efekty cieplne ( energetyczne ), towarzyszące reakcjom chemicznym ( TERMOCHEMIA )

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. TERMODYNAMIKA CHEMICZNA • efekty cieplne ( energetyczne ), towarzyszące reakcjom chemicznym ( TERMOCHEMIA ) • stany równowagi, jakie ustalają się w wyniku reakcji chemicznych ( STATYKA CHEMICZNA ) Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  2. POJĘCIA PODSTAWOWE UKŁAD– pewna część przyrody ( wszechświata ), która jest przedmiotem rozważań. OTOCZENIE – wszystko to, co znajduje się poza układem. GRANICA UKŁADU – płaszczyzna fizyczna lub granica „pomyślana”„ oddzielająca układ od otoczenia. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  3. RODZAJE UKŁADÓW Układ OTWARTY – możliwy jest przepływ materii i energii pomiędzy układem a otoczeniem. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  4. Układ ZAMKNIĘTY – możliwy jest przepływ energii, a nie zachodzi wymiana materii pomiędzy układem a otoczeniem. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  5. Układ IZOLOWANY – nie ma wymiany materii i energii pomiędzy układem a otoczeniem. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  6. Układ IZOLOWANY ADIABATYCZNIE– nie zachodzi wymiana materii i ciepła pomiędzy układem a otoczeniem, natomiast możliwa jest wymiana energii np. na sposób pracy. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  7. RODZAJE UKŁADÓW ( inny podział ) Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  8. ZMIENNE STANU UKŁADU – ( PARAMETRY STANU )są to wielkości fizyczne ( m, V, T, p, c ), które w sposób jednoznaczny opisują własności układu. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  9. RÓWNANIE STANU GAZU DOSKONAŁEGO - najprostsze równanie wiążące parametry stanu układu - Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  10. UKŁADY IDENTYCZNE– wartości wszystkich zmiennych stanu są dla obu układów jednakowe. np. 1 m3 i 1 m3 tlenu w tej samej temperaturze i pod jednakowym ciśnieniem. UKŁADY PODOBNE– nie różnią się wartościami zmiennych, ale ich masy ( objętości ) mogą nie być jednakowe. np. 1 dm3 i 1 m3 powietrza o identycznym składzie, w tej samej temperaturze i pod jednakowym ciśnieniem. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  11. SKŁADNIK UKŁADU– chemiczne indywiduum ( jon lub cząsteczka ), które jest w nim obecne. SKŁADNIK NIEZALEŻNY– każdy chemicznie niezależny składnik układu. Liczba składników niezależnych ( C ) w układzie jest to minimalna liczba niezależnych indywiduów chemicznych, niezbędnych do określenia składu wszystkich faz obecnych w układzie. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  12. UKŁADY WIELOSKŁADNIKOWE ( np. roztwory ) SPOSOBY WYRAŻANIA STĘŻENIA ( SKŁADU ) ( w chemii fizycznej ) • STĘŻENIE MOLOWE ( c ): [mol dm-3] • STĘŻENIE MOLARNE ( m ): [mol kg-1] • UŁAMEK MOLOWY ( x ): • CIŚNIENIE CZĄSTKOWE ( PARCJALNE ) ( p ): [Pa] • AKTYWNOŚĆ ( a ): Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  13. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  14. POJĘCIE FAZY UKŁADU FAZA – część lub całość układu, która wykazuje w całej swej masie jednakowe własności fizyczne i chemiczne ( w szczególności jednakowe równanie stanu ) i jest odgraniczona wyraźnie od reszty układu ( otoczenia ). Liczba faz w układzie zależy od parametrów stanu ( np. p, T, c, V ). OGÓLNY SCHEMAT WYKRESU FAZOWEGO ( układu jednoskładnikowego ) Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  15. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  16. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  17. PRZEMIANA FAZOWA – samorzutna przemiana jednej fazy w drugą (dla danego ciśnienia zachodzi w charakterystycznej temperaturze). Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  18. LICZBA STOPNI SWOBODY ( S ) – liczba parametrów intensywnych, które można niezależnie zmieniać, nie powodując zmiany liczby faz w stanie równowagi. REGUŁA FAZ GIBBSA określa związek pomiędzy liczbą stopni swobody ( S ), liczbą faz ( F ) i liczbą składników ( N  C ) w układzie. F + S = N + 2 Dla układów skondensowanych: F + S = N + 1 Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  19. PROCES TERMODYNAMICZNY • PROCES FIZYCZNY – substancje zmieniają właściwości fizyczne ( np. stan skupienia, lepkość, sprężystość ) ale nie zmieniają swego składu chemicznego, • np. a) przemiana fazowa – parowanie, skraplanie, topnienie, krzepnięcie, • sublimacja, resublimacja, • b) rozpuszczanie, • PROCES CHEMICZNY – substancje ( substraty ) ulegają przemianom prowadzącym do powstania nowych substancji ( produktów reakcji ) o odmiennych właściwościach fizycznych i chemicznych, • np. a) reakcje chemiczne – syntezy, analizy, wymiany, • b) reakcje biochemiczne – w warunkach in vitro luh in vivo, Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  20. PROCES TERMODYNAMICZNY ( w zależności od stałości danego parametru stanu ) • IZOTERMICZNY ( T = const., dT =0 ) • IZOBARYCZNY ( p = const., dp =0 ) • IZOCHORYCZNY ( V = const., dV =0 ) • ADIABATYCZNY ( Q = const. ) Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  21. ENERGIA UKŁADU – zdolność układu do wykonania pracy. • PRACA • W [ J ]– dżul • W = F dx • W < 0  układ wykonuje pracę • W > 0  praca jest wykonywana na układzie Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  22. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  23. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  24. SENS FIZYCZNY STAŁEJ GAZOWEJ • proces izobarycznego rozprężania 1 mola gazu doskonałego przy wzroście • temperatury o 1 K. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  25. R = 8.314 [ J mol-1 K-1 ] Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  26. CIEPŁO • Q [ J ]– dżul • Q < 0  układ oddaje ciepło do otoczenia • Q > 0  układ pobiera ciepło z otoczenia Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  27. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  28. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  29. CIEPŁO I PRACA W INTERPRETACJI MOLEKULARNEJ CIEPŁO JEST FORMĄ PRZEKAZYWANIA ENERGII, KTÓRA POLEGA NA CHAOTYCZNYM RUCHU CZASTECZEK (RUCHU TERMICZNYM). PRACA JEST PRZEKAZEM ENERGII ZWIĄZANYM Z UPRZĄDKOWANYM RUCHEM CZĄSTECZEK. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  30. FUNKCJA STANU wielkość fizyczna, której wartość zależy wyłącznie od stanu w jakim układ się znajduje, nie zaś od drogi, po której ten stan został osiągnięty. • TERMODYNAMICZNE FUNKCJE STANU • energia wewnętrzna ( U ) • entalpia ( H ) • entropia ( S ) • energia swobodna ( F ) • entalpia swobodna ( G ) Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  31. ENERGIA WEWNĘTZRNA • U[ J ] , [ J mol-1] • jest to całkowita energia układu będąca sumą całkowitej energii kinetycznej i potencjalnej cząsteczek tworzących układ: • energia potencjalna i kinetyczna makroskopowych części układu, • energia kinetyczna cząstek, • energia potencjalna oddziaływań międzycząsteczkowych • i wewnątrzcząsteczkowych. Uwaga! Określenie bezwzględnej wartości U nie jest możliwe. Podaje się wartości zmian tej funkcji termodynamicznej: dU – zmiana U w procesie elementarnym U – zmiana U w procesie przejścia ze stanu ( p ) do stanu ( k ) dla wielkości mierzalnych Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  32. ENERGIA WEWNĘTZRNAjest funkcją stanu – ( w odróżnieniu do ciepła i pracy ) – jej wartość jest jednoznacznie określona przez parametry stanu, a zmiana energii wewnętrznej związana z przejściem układu ze stanu początkowego ( p  1 ) w stan końcowy ( k  2 ) wynosi: dU = U2 – U1 U = U2 – U1 U = f ( T, V ) Jednemu zespołowi parametrów stanu odpowiada tylko jedna wartość funkcji stanu. Różniczka zupełna: Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  33. PIERWSZA ZASADA TERMODYNAMIKI ( ZASADA ZACHOWANIA ENERGII ) • UKŁAD IZOLOWANY: • U = const. , dU = 0 • U = 0 • UKŁAD ZAMKNIĘTY: • dU = Qel. + Wel. • U = Q + W Jeżeli W = Wobj. = -p dV ( W = -p V ) dU = Qel. – p dV U = Q – p V Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

  34. Mgr Beata Mycek - Zakład Farmakokinetyki i Farmacji Fizycznej CM UJ

More Related